DE3114612A1

DE3114612A1 - In ein in hartem gestein, insbesondere felsen, vorzutreibendes bohrloch absenkbare bohrvorrichtung und verfahren zur herstellung eines bohrloches

Info

Publication number: DE3114612A1
Application number: DE19813114612
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ing.(grad.) 6600 Saarbrücken Hochstrasser; Hans 6601 Saarbrücken-Bischmisheim Mathieu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-04-07
Filing date: 1981-04-07
Publication date: 1982-10-21
Also published as: IT8248148A0; FR2503241A1; US4526242A; DE3114612C2; IT1210681B; CH657893A5; FR2503241B1; BE892622A

Description

PFENNING · MAAS · MEINIG

• Patentanwälte Kurfuretend«mm 170. D 1000 Berlin 15 SPOTT

Ihr Zeichen Your reference

Ihre Nachricht vom Your letter of Unier Zeichen Our reference

Pf/schu
111120 (VGN)

PATENTANWÄLTE BERLIN · MÜNCHEN

J. Pfenning. Dipl -!ng. ■ Berlin Dr. I. Mau. Dipl -Chem. ■ München K. H. Meinlfl, Oipl.-Phys. - Berlin Dr G. Spott. Dipl.-Chern. - München

Zugelassene Vertreter beim Europaischen Patentamt

BÜRO BERLIN: I Kurfürstendamm 170 ID 1000 Berlin 15

Telefon:
030/8812008/8812009

Telegramme:
Seilwehrpatent

Telex: 5215 880

Berlin Date

7. April 1981

Ingenieurbüro R. Hochstrasser Bismarckstr. 57, 6600 Saarbrücken

In ein in hartem Gestein, insbesondere Felsen, vorzutreibendes Bohrloch absenkbare Bohrvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Bohrloches

Die Erfindung bezieht sich auf eine in ein in hartem Gestein, insbesondere Felsen, vorzutreibendes Bohrloch absenkbare Bohrvorrichtung und auf ein Verfahren zur Herstellung

des Bohrloches.
25

Es sind Bohrvorrichtungen bekannt, die aus einem Antriebsorgan, einem von diesem in Drehung versetzbaren Bohrer und einer mit der Innenwand des Bohrers.beziehungsweise

seiner Rohrwandung in Eingriff bringbaren, der übertragung des Drehmomentes des Antriebsorgane s auf den Bohrer dienenden Klemmvorrichtung bestehen und als Einheit miteinander verbunden an einem Windenseil oder einem

Bohrgestänge befestigbar sind, wobei

j !«».Γ; Ί 31U612

' der Bohrer gegenüber der

Klemmvorrichtung um einen einem Arbeitshub entsprechenden Bereich axial zum Bohrer verschiebbar ist. So zeigt die DE-PS 842 eine solche Bohrvorrichtung, die unter dem Einfluß ihres Eigengewichtes einen Arbeitshub ausführen kann, wobei die Klemmvorrichtung über einen begrenzten Arbeitshub axial, jedoch umdrehbar an dem den Antriebsmotor aufnehmenden, einen Schneckenbohrer tragenden Gehäuse geführt ist. Für das Bohren in einem losen, gegebenenfalls mit kleineren Steinen durchsetzten Erdreich genügt in der Regel das Eigengewicht der Bohrvorrichtung, beim Bohren in hartem Gestein, insbesondere in gewachsenem Felsen, reicht dieses Eigengewicht jedoch nicht aus,Gestein abzutragen, insbesondere

wenn ein Schneckenbohrer oder ein kasten-20

förmiger, an seinem Boden mit Abräummessern versehener Bohrer benutzt wird. Die DE-OS 27 22 075 zeigt eine derartige, mit einem Schneckenbohrer ausgestattete Bohrvorrichtung, bei der zwischen der Klemmvorrichtung und dem Antriebsmotor des Bohrers axial zu dem Bohrloch gerichtete Kolben-Zylinderelemente angeordnet sind, um den durch das Eigengewicht der Bohrvor-

ολ richtung gegebenen Andruck des Bohrers zu erhöhen. Durch diese Maßnahme wird lediglich ein schnelleres Bohren in dem losen Erdreich erreicht, für ein Bohren in gewachsenem Felsen ist aber diese Bohrvorrichtung ebenfalls ungeeignet. Die in der vorgenannten DE-OS angegebene DE-PS 1 171 848 ist ein

31U612

ι©

Innenbohrgerät mit einem Drehbohrantrieb bei Anwendung des Umkehrspülverfahrens bekannt, bei dem ebenfalls ein zusätzlicher aktiver Bohrandruck über hydraulische ** Kolben-Zylinderanordnu-ngen ausgeübt wird. Auch diese bekannte Ausführungsform ist für ein Bohren in sehr hartem Gestein aus den vorerwähnten Gründen ungeeignet.

Weiter ist aus der DE-OS 28 45 878 eine Bohreinrichtung für Erdbohrungen bekannt, bei der über Mitnehmerstangen die Vorschubbewegung der Bohrvorrichtung bewirkt wird, während die Drehbewegung durch einen am unteren Ende des Gestänges befestigten Antriebsmotor erfolgt. Diese Bohreinrichtung ist für allgemeine Erdbohrungen bestimmt und stellt eine Verbesserung gegenüber dem bekannten derartigen Bohrvorrichtungen dar, bei denen sowohl der Vorschub als auch der Drehantrieb des Bohrers durch Teleskopkellystangen übertragen wird, während bei der Ausfuhrungsform nach der

„f. Vorveröffentlichung die Mitnehmer stangen an der Drehbewegung nicht teilnehmen, da der Drehantrieb durch den mit dem Bohrer zu einer Einheit verbundenen Antriebsmotor erfolgt, und die Führung des Bohrgestänges

2Q oberhalb des Bohrloches von einem Trägergerät durchgeführt wird. Trotzdem ist es erforderlich, sowohl für das Spül- als auch für das Trockenbohren das erforderliche Gestänge von der Bohrvorrichtung zum Trägergerät hochzuführen, was in Abhängigkeit von der Bohrtiefe verhältnismäßig aufwendig ist.

YL

Hinzu kommt, daß die Kernschappen bei einem Kernbohrer und die Rollenmeißel eines das gesamte Erdreich abräumenden Bohrers beim Bohren in gewachsenem Felsen sehr hohe Drehkräfte zum Meißeln benötigen, so daß die erforderlichen Gestänge entsprechend stark und aufwendig ausgebildet sein müssen.

Sämtliche Ausführungsformen der vorstehend angeführten Vorveröffentlichungen besitzen den gemeinsamen Nachteil, daß sie wohl für Bohrungen in weichem bis hartem und steinigem Boden erfolgreich angewandt werden können, jedoch nur mit geringer Bohrleistung bei ■5 hohem Energieaufwand in mittelhartem bis hartem Fels arbeiten können, und hier auch nur in begrenzter Bohrtiefe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

eine Bohrvorrichtung und ein Bohrverfahren zu schaffen, die hohe Bohrleistungen auch bei schwierigstem Fels, sowohl im Trockenwie auch im Spülbohren gestatten, die beim Schneckenbohren, und auch beim ganzflächigen

Abraum mit Bohrschappen bei der Herstellung von Felsbohrungen für Großbohrpfähle erforderlichen gewaltigen Drehantriebe auf ein wirtschaftlich vertretbares Maß beschränken,

die mit Kernrohren arbeitenden Bohrvor-30

richtungen für Trocken- und Spülbohren derart verbessern, daß sie auch für Felsbohrungen bei der Herstellung von Großbohrpfählen und anderen großkalibrigen Bohrungen in größeren bis sehr großen Tiefen auf einfache und wirtschaftliche Weise angewendet werden können.

114612

Diese Aufgabe wird bei einer Bohrvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches gelöst durch die in seinem kennzeichnenden

Teil angegebenen Merkmale.
5

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen und Abwandlungen des Hauptanspruches dar.

Dadurch, daß der Bohrer erfindungsgemäß aus einem ringförmigen Gehäuse besteht, in dem eine Mehrzahl von am Umfang angeordneten, mit Bohrkronen ausgestatteten Meißelwerkzeugenangeordnet sind, die durch zusätzliche Antriebsorgane auf den Felsen axial gerichtete Schlagimpulse und zusätzliche Rotationsbewegungen zur Einwirkung bringen, wird die aufgebrachte Antriebsleistung des Bohrers auf die Herstellung eines Ringspaltes konzentriert, und die Meißelwirkung ist zufolge der an mehreren Stellen des sich um die Bohrachse drehenden Bohrers angeordneten Dreh- und/oder Schnellschlagmeißel so groß, daß auch im härtesten Felsen schnell und wirkungsvoll mit relativ geringer Antriebsenergie gebohrt werden kann.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht 2Q in der Tatsache, daß sämtliche Betätigungsorgane der Bohrvorrichtungen, nämlich die Klemmvorrichtung, das Antriebsorgan, das rohrförmige Gehäuse und die Antriebsorgane für die Meißelwerkzeuge durch ein und dasselbe, vorzugsweise pneumatische Druckmedium betätigbar sind, so daß nur eine einzige

Zuführleitung für das Medium erforderlich ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Rückschlagventils zwischen der Klemmvorrichtung und dem Antriebsorgan für das rohrförmige Gehäuse des Bohrers wird gewährleistet, daß bei Aufgabe der Preßluft auf die gemeinsame Leitung zunächst bei geringerem Druck die Klemmvorrichtung aktiviert wird, so daß vor Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtungen des Bohrers die Klemmvorrichtung in dem Bohrrohr in Drehrichtung fixiert ist; beim Aufbau des vollen Druckes wird der Bohrer in Tätigkeit gesetzt und gleichzeitig die Klemmvorrichtung ebenfalls mit dem vollen Bohrdruck beaufschlagt.über das in der Bohrvorrichtung befindliche Hohlgestänge. Die Zuführungen der Preßluft zu der Klemmvorrichtung und zu den einzelnen Meißelwerkzeugen erfolgt durch flexible Nebenleitungen, so daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 die Absenkung des Antriebsorganes des Bohrers gegenüber der Klemmvorrichtung und gemäß

*** Fig. 3 die axiale Bewegung der Meißelwerkzeuge gegenüber dem rohrförmigen Gehäuse des Bohrers erfolgen kann. Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung kann für Bohrlochdurchmesser unterschiedlicher

Größe verwendet werden, wobei lediglich die Klemmbacken, die Führungsflügel der Klemmvorrichtung und das rohrförmige Gehäuse ausgetauscht werden müssen. Zu diesem Zwecke

ist in dem Hohlgestänge zwischen dem Bohrer 35

und seinem Antriebsorgan eine lösbare Flansch-

ο 1Ί 4 b Ί

verbindung vorgesehen. Das Antriebsorgan für das rohrförmige Gehäuse ist nach Art eines Preßluftbohrers ausgebildet, während die Antriebsorgane für die Meißelwerkzeuge, die in der an der oberen Bodenplatte des Bohrers luftdicht befestigten Anschlußplatte angeordnet sind, entweder als Preßluftbohrer oder Preßluftschlagbohrer ausgebildet sind. Zweckmäßig ist es auch, zur Unterstützung der Führung der Bohrvorrichtung in dem Bohrloch an dem rohrförmigen Gehäuse ein mittiges, gegenüber den am Rande befestigten Meißelwerkzeugen vorstehendes, der Herstellung einer Pilotbohrung dienendes Meißwerkzeug zu benutzen.

Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung kann vorteilhafterweise auch bei einer mit einem

Bohrgestänge versehenen

Bohreinrichtung benutzt werden. Hierbei wird

das rohrförmige Gehäuse durch den Drehtisch der Bohreinrichtung in Drehung versetzt, und das Bohrgestänge dient der Zufuhr des Druckmediums für die Antriebsorgane der Meißelwerkzeuge, so daß auch eine übliche mit einem Bohrgestänge versehene Bohreinrichtung für Felsbohrungen verwendbar ist. Bei einer Spülbohrung wird das aus den Meißelwerkzeugen austretende Druckmedium, nämlich Preßluft, als Spülmedium zur überführung des Bohrkleins in einen an dem rohrförmigen Gehäuse angeordneten Sedimentbeh&lter dazu benutzt, das Bohrklein über den zwischen dem ringförmigen or Gehäuse und dem Bohrloch befindlichen Ringspalt dem Sedimentbehälter zuzuführen.

31U612

Bei der Herstellung geneigter oder horizontaler Bohrungen kann zweckmäßigerweise das ringförmige Gehäuse am Außenumfang mit Führungsorganen, wie Führungsrollen, Wälzlagern und dergleichen versehen sein, und es können zur Unterstützung des Bohrdruckes Kolben-Zylinderanordnungen zwischen der Klemmvorrichtung und dem ringförmigen Gehäuse angeordnet sein. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Ver-

^O wendung der Bohrvorrichtung wird zunächst ein kreisförmiger, dem Außendurchmesser des Bohrloches entsprechender Ringspalt bestimmbarer Breite und Tiefe hergestellt, und der auf diese Weise gebildete Bohrkern wird nach

'** Entfernung der Bohrvorrichtung mit einem Spaltmeißel, einem beiliebig betätigbaren Spaltkeil oder durch Sprengung aufgebrochen, wobei die Pilotbohrung der Aufnahme des Sprengstoffes dienen kann, worauf die zer-

brochenen Teile des Bohrkernes mit einem Greifwerkzeug entfernt werden können.

Die Erfindung läßt sich vorteilhafterweise auch anwenden bei bekannten Trockendrehbohr-

und Spülbohrgeräten, indem lediglich der erfindungsgemäße Bohrer am unteren Ende des erforderlichen Bohrgestänges angeflanscht wird, wobei der Drehantrieb über das Bohrgestänge erfolgt, das das Druckmittel für die Meißelwerkzeuge und das Spülmittel für den Bohrgutaustrag zuführt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den in „c den Zeichnungen dargestellten beispielsweisen Ausfuhrungsformen der Erfindung.

·· ♦ ft ««ft··· *

31H612

Es bedeutet: Fig. 1 eine schematische Darstellung im Schnitt

der mithilfe eines Kranseiles in dem Bohrrohr abgesenkten Bohrvorrichtung;

Fig. 2 Darstellung gemäß Fig. 1 bei einem Bohrrohr größeren Durchmessers;

Fig. 3 Darstellung gemäß Fig. 1 einer abgewandelten Aus f Uhr ungs form;

Fig. 4 Darstellung der Zerkleinerung des im Bohrloch verbliebenen Bohrkernes; 15

Fig. 5 schematische Darstellung einer mit einem Bohrgestänge versehenen Bohreinrichtung mit dem am Bohrgestänge befestigten Bohrer; 20

Fig. 6 Schnittdarstellung des Bohrers mit seinem Anschlußflansch am Bohrgestänge in vergrößerter Darstellung; und

Fig. 7 abgewandelte Ausführungsform gemäß Fig.

3, bei der die Meißelwerkzeuge nach aussen geneigt divergierend angeordnet sind zur Herstellung von Bohrlocherweiterungen

Die pig. 1 zeigt die in das Bohrrohr 16 eines Bohrloches abgesenkte, in Arbeitsstellung befindliche Bohrvorrichtung. Sie besitzt einen Bohrer, der aus einem rohrförmigen, dem Durchmesser des Bohrrohres 16 angenähert angepaßten ringförmigen Gehäuse 1 besteht, in

dem eine Mehrzahl von axial gerichteten Meißelwerkzeugen 2

■ » * W V

=T-O.!. 31Η612

angeordnet ist, die mit Kronen 3 versehen sind und vorzugsweise als Dreh- und Schlagmeißel ausgebildet sind. Das rohrförmige Gehäuse 1 besitzt eine obere Bodenplatte 4, die von den Meißelwerkzeugen 2 durchgriffen ist. Auf der Bodenplatte 4 ist eine Anschlußplatte 5 luftdicht befestigt, auf der eine senkrechte Hohlwelle 6 befestigt ist, von der Zweigleitungen 7 zu den in der Anschlußplatte 5 befindlichen Antriebsorganen der Meißelwerkzeuge 2 führen. Auf der Anschlußplatte 5 ist lösbar ein Sedimentbehälter 8 angeordnet. Zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 1 und dem Sedimentbehälter 8 befindet sich ein Ringspalt, durch den das Bohrgut durch Spülung in den Sedimentbehälter 8 überführt wird. Die Hohlwelle 6 ist durch eine Flanschverbindung 11 mit der ebenfalls als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle 10 des

Antriebsorganes 13 verbunden, dem über eine Preßluftleitung 18 und ein Rohr 43 Preßluft zugeführt wird, durch die das rohrförmige Gehäuse 1 in Drehung versetzbar *^J ist. Oberhalb des Antriebsorganes 13 ist eine Klemmvorrichtung 12, 14 angeordnet, die aus einem Gehäuse 12 besteht, in dem Klemmbacken 14 angeordnet sind, die über Kolben-Zylinderanordnungen 15 mit dem

Bohrrohr 16 in Eingriff bringbar sind.

Auf dem Gehäuse 12 sind Umsetzer 17 angeordnet, die über die Zweigleitungen 7a von der Preßluftleitung 18 gespeist werden können. Unterhalb der Zweigleitungen 7a ist in dem Rohr 43 ein Rückschlagventil"19

*\ :":··:": : 31U612

angeordnet. Das Gehäuse 12 besitzt auf seiner Oberseite Aufhängeösen 20, in denen ein Drahtseilgehänge 21 befestigt ist. An dem rohrförmigen Gehäuse 12 der Klemmvorrichtung sind auf dem Umfang verteilte nach außen gerichtete Flügel befestigt, die der Führung der Klemmvorrichtung in dem Bohrrohr 16 dienen. Im Inneren des Gehäuses 12 ist das

^O als Bohr- und Spülkopf ausgebildete Antriebsorgan 13 für das rohrförmige Gehäuse 1 verschiebbar angeordnet. An der Innenfläche des Gehäuses 12 sind auf dem Umfang verteilte nach innen

'* gerichtete Führungsleisten 35 befestigt, und an dem Antriebsorgan 13 befinden sich Führungsflügel 42, mit denen das Gehäuse des Antriebsorganes 13 gegen Drehung gesichert, jedoch axial ver-

schiebbar gehalten ist.

Die Wirkungsweise der Bohrvorrichtung ist folgende.

Die aus der Klemmvorrichtung 14, 15, 12, dem Antriebsorgan 13 und dem rohrförmigen

bestellende Einheit Gehäuse l/wird an dem Seilgehänge 21 auf den Boden des Bohrloches abgesenkt, so daß es am Boden des Bohrloches abgestützt

ist. Darauf wird Preßluft in die Preßluftleitung 18 gegeben, wobei sich der Luftdruck aufbaut. Zunächst wird das Rückschlagventil 19 durch seine Feder geschlossen

_Q(- gehalten, so daß die Preßluft unter minderem Druck durch die Zuführungsleitungen 18 in

·: i^:·:··:": : 31U612

ι»

die Umsetzer 17 gegeben wird, die in Verbindung mit einem nichtdargestellten ölspeicher das Druckmittel liefern, wobei sich die Klemmbacken 14 an das Bohrrohr ** 16 anlegen. Bei steigendem Luftdruck Öffnet sich das Rückschlagventil 19, wobei sich in den Kolben-Zylinderanordnungen 15 der Klemmbacken 14 der Luftdruck erhöht und gleichzeitig auf das Antriebsorgan 13 und über die Hohlwellen 10, 6 durch die Zuführungsleitungen 7 auf die Antriebsorgane der in dem rohrförmigen Gehäuse 1 angeordneten Meißelwerkzeuge 2 gegeben wird, so daß das rohrförmige Gehäuse 1 und die Meißelwerkzeuge 2 in Tätigkeit gesetzt werden und in dem Fels einen Ringkanal bohren. Die Abluft der Meißelwerkzeuge 2 erzeugt in dem Ringspalt 9 einen aufsteigenden Spülmittelstrom, wie in Fig. 2 durch einen Pfeil angegeben ist; die Abluft fördert das Bohrklein nach aufwärts, das sich in dem Sedimentbehälter 8 ablagert. Hierbei erhöht das in dem Sedimentbehälter 8 befindliche Bohrgut den Bohrandruck zusätzlich zu dem Gewicht der Vorrichtung, wodurch der Bohrvorgang begünstigt wird. Nach Bohrung der

OQ ringförmigen Ausnehmung in dem Fels wird die Bohrvorrichtung an dem Seilgehänge aus dem Bohrrohr 16 herausgezogen, und, wie in Fig. 4 dargestellt, wird der Felskern 33 durch einen Fallmeißel 34 aufgebrochen, worauf die Teile des Felskernes durch ein Greiforgan aus dem Bohrloch entfernt

31Η6Ί2

werden. Hierauf wird die Bohrvorrichtung erneut in das Bohrrohr abgesenkt, und der Bohrvorgang wiederholt sich.

Die Fig. 2 entspricht der Fig. 1 mit der Ausnahme, daß eine mit einem Bohrrohr 16 ausgestattete Bohrung größeren Durchmessers vorliegt. Die Bohrvorrichtung entspricht der Bohrvorrichtung gemäß Fig. 1, wobei ein

•0 an dem Durchmesser des Bohrrohres angepaßtes rohrförmiges Gehäuse la, am Gehäuse 12 der Klemmvorrichtung an dem Durchmesser des Bohrrohres 16 angepaßte Führungsflügel 22a und Klemmbacken 14a vorgesehen sind. Alle

' übrigen Teile der Bohrvorrichtung sind unverändert, so daß lediglich die oben erwähnten Teile ausgewechselt werden müssen. Zu diesem Zwecke sind diese Teile so ausgebildet, daß sie schnell und zuverlässig

auf den Baustellen ausgetauscht werden können. Das Rückschlagventil 19 ist in Fig. 2 fortgelassen.

Die Fig. 3 zeigt eine abgewandelte

Ausführungsform der Bohrvorrichtung gegenüber der Fig. 1. Die Abwandlung besteht im wesentlichen in der Ausgestaltung des Bohrers. Das rohrförmige, die als Dreh- und Schlagbohrer ausgebildeten Meißelwerkzeuge 23, 24 aufnehmende Gehäuse 1 besitzt einen mittigen, mit dem Boden des Bohrloches in Eingriff bringbaren Absetzring 31 , ein anschließendes, mit einer

_Qi. Kugel 29 verschließbares Sedimentgehäuse 28

an

und einzäieses anschließendes Traggehäuse

geringeren Durchmessers, und die Meißelwerkzeuge 23, 24 sind längsverschieblich in dem den Sedimentbehälter 28 aufweisenden Teil des rohrförmigen Gehäuses 1 angeordnet und tragen an ihren freien Enden ein ringförmiges, die Antriebsorgane der Meißelwerkzeuge 23, enthaltendes Gehäuse 25, das über flexible Leitungen 7a mit dem Gestänge 6a verbunden ist. Das Antriebsorgan 13 des rohrförmigen Gehäuses ist fest mit den seiner Führung dienenden Leisten 35a des Gehäuses 12a der Klemmvorrichtung 14, 12a verbunden. Die Kronen 26 der Meißelwerkzeuge 23, 24 sind konisch sich erweiternd, das Bohrrohr 16 des Bohrloches unterschneidend ausgebildet und besitzen eine einseitige mit der Oberfläche der Meißelwelle fluchtende ebene Abflachung,

und die konischen oder schraubenförmigen Oberflächen der Kronen 26 bilden eine Leitfläche, die

2" bei Eingriff mit dem Bohrrohr 16 die Kronen 26 derart dreht, daß ihre Abflachung dem Bohrrohr 16 zugewandt ist.

Der Drehantrieb des rohrförmigen Gehäuses nc

erfolgt über das Traggehäuse 27 und das Hohlgestänge 6a, das auch als Zuführung des Druckmediums für die im Gehäuse 25 angeordneten Antriebe der Meißelwerkzeuge

ν 23, 24 über die Zuführungsleitungen 7a

und damit gleichzeitig zur Zuführung der als Spülmedium dienenden Druckluft dient.

Das als Dreh- und Spülkopf ausgebildete Antriebsorgan 13 des Traggehäuses 27 ist mit den Führungsleisten 35a durch die

31U612

Jl

' Führungsflügel 42 durchgreifende Schrauben 30 in axialer Richtung festgelegt. Die Arbeitsweise dieser Bohrvorrichtung ist

folgende:
5

Die Bohrvorrichtung wird zunächst mit dem, vorzugsweise mit elastischem Kunststoff gepolsterten Absetzring 31 auf dem Baustellenplanum in einem entsprechenden, nicht dargestellten Rührungsrohr abgestellt, wobei sich das die Meißelwerkzeuge 23, 24 tragende Gehäuse 25 in der oberen strichpunktierten Stellung 25a befindet und die Bohrkronen 26 in ihrer höchsten nicht dargestellten Stellung oberhalb des Absetzringes 31 befinden. Das Windenseil wird am Drahtseilgehänge 21 befestigt, die Bohrvorrichtung wird aufgenommen und in das Bohrrohr 16 abgesenkt, bis der Absetzring 31 auf der

Felssohle 32 aufsetzt. Dann wird die Bohrvorrichtung ca. 2 bis 5 cm angehoben, und die Klemmbacken 14 werden mit Hilfe der Kolben-ZyI Inder anordnungen 15 in der vor-r

beschriebenen Weise festgeklemmt. Das 25

hierfür erforderliche Kugelventil 19 ist fortgelassen. Sobald sich ein entsprechender Druck, ca. 3 bar, in der Preßluftleitung aufgebaut hat, öffnet das Rückschlagventil

.. 19,und das Antriebsorgan 13 beginnt das Traggehäuse 27 und damit das rohrförmige Gehäuse 1 um die Bohrungsachse zu drehen, und die in dem Gehäuse 25 angeordneten Antriebsorgane werden, wie zu Fig. 1 be-

OC schrieben, mit Preßluft beaufschlagt, die auch als Spülmedium dient.

31U612

IA

' Der Bohrvorschub des Gehäuses 25 kann

beispielsweise durch Federkraft oder durch Gewichte erhöht werden. Normalerweise reicht jedoch das Eigengewicht des Gehäuses 25 einschließlich der Meißelwerkzeuge 23, und der Bohrkronen 26 aus. Der Aufwärtshub des Gehäuses 24 erfolgt beispielsweise mit einem pneumatischen Zylinder oder mit Hilfe eines zweiten Windenseiles, die '" nicht dargestellt sind.

Die Fig. 5 zeigt die Gesamtanordnung einer bekannten Bohreinrichtung. An einem Fahrzeug 36 ist ein Gittermast mit einem Mäkler 37 angeordnet mit einem Drehtisch 38. über die Teleskopkellystangen 39, 40, 41 und über den Flansch 11 und das Hohlgestänge 6 wird der Felsbohrer mit seinem Ringgehäuse 1 angetrieben, und die Meißelwerkzeuge 2

erhalten die Preßluft und die Spülmittelzufuhr, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der Bohrer wird mittels der Teleskopkellystangen 39, 40, 41 wie bekannt in das Bohrloch ein- und ausgefahren.

Die Fig. 6 zeigt den Felsbohrer gemäß Fig. in vergrößertem Maßstab. Dieses Anwendungsbeispiel zeigt die besonders vorteilhafte

_ Verwendbarkeit des gleichen Felsbohrers als Teil der Bohrvorrichtung gemäß Fig. 1 bei der Verwendung eines bekannten Dreh-Bohrgerätes. Diese Ausfuhrungsform kommt insbesondere für nicht allzu tiefe Bohrungen

,γ in mittelhartem bis sehr hartem Fels vorteilhaft ζurAnwendung.

Die Figur 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform gemäß Fig. 3, bei der die Meißelwerkzeuge (23,24) nach außen divergierend angeordnet sind zur Herstellung einer Bohrlocherweiterung, die erforderlich ist, wenn die Betonpfähle einen verstärkten Fuß erhalten sollen. Zum Bohren des zylindrischen Teiles des Bohrloches wird ein Bohrer verwendet, wie er in Fig. 3 gezeigt ist. Soll das Bohrloch eine Erweiterung, bei spielsweise für einen verstärkten Fuß des Be tonpfeilers erhalten, wird statt des Bohrers gemäß Fig. 3 der in Fig. 7 gezeigte Bohrer mit dem Antriebsorgan 13 verbunden und in das Bohrloch bis auf den Grund abgesenkt, wobei die Meißelwerkzeuge 23, 24 sich in der gestrichelten Lage 25a befinden. Nach Absenkung wird der Bohrer über das Antriebsorgan 30 wie bei Fig. 3 in Betrieb gesetzt, wobei die Meißelwerkzeuge 23, 24 entsprechend ihrer Nei gung bei Erreichen der gestrichelten Stellung 25b einen sich konisch erweiternden Ringspalt in den Fels einarbeiten. Nach Herstellung des Hingspaltes werden die Meißelwerkzeuge 23, 24 in die Stellung 25a zurückgezogen, und die Bohrvorrichtung aus dem Bohrloch herausgezogen, wobei der konisch sich erweiternde Kern in üblicher Heise gespalten und ausgeräumt wird. Beim Ausgießen mit Beton erhält der Betonpfeiler einen erweiterten Fuß.

31Ί46Ί2

rs

erfindungsgemäße Bohrer ist insbesondere aus folgenden Gründen gegenüber den bekannten Bohrern erheblich vorteilhafter. Zufolge der hohen spezifischen Wirkung der Meißelwerkzeuge 2, 23, 24 wird auch in sonst nur relativ langsam oder fast gar nicht zu durchbohrendem Fels, eine wirtschaftlich vertretbare Bohrgeschwindigkeit erreicht.

Zufolge der guten Führung des Bohrers im Bohrrohr und infolge der hohen spezifischen Meißelwirkung können verhältnismäßig gut, auch schräg einfallende Felszonen gebohrt werden, die allgemein als sehr schwierig gelten.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung mit Klemmvorrichtung sind im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen ■*^w auch Felsbohrungen in praktisch jeglichem Fels in sehr großer Tiefe, bei Durchführung von Tiefbohrungen möglich, da die Vorrichtung am Drahtseil hängend ins Bohrloch eingefahren wird und nur eine Preßluftleitung 18 zur

Bohrstelle herabgeführt werden muß, die sowohl der Versorgung der verschiedenen Antriebsorgane als auch der Steuerung und der Zuführung des Spülmediums dient. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin,

daß auch vorhandene Dreh- und Spülbohrgeräte praktisch unverändert mit einem Felsbohrer gemäß Fig. 5 und 6 verwendet werden können, wobei alle Vorteile außer der praktisch unbegrenzten Bohrtiefe genutzt werden können.

Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung kann auch bei unveränderter Klemmvorrichtung und unverändertem Dreh- und Spülkopf auch für den Betrieb vorhandener Kernrohre und Rollenmeißel benutzt werden bei praktisch unbegrenzter Bohrtiefe, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Erfindung zusätzlich erhöht wird.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. In ein in hartem Gestein, insbesondere Felsen, vorzutreibendes Bohrloch absenkbare Bohrvorrichtung, bestehend aus einem Antriebsorgan, einem von diesem in Drehung versetzbaren Bohrer und einer mit der Innenwand des Bohrloches beziehungsweise seiner Rohrwandung in Eingriff bringbaren, der übertragung des Drehmomentes des Antriebsorganes auf den Bohrer

dienenden Klemmvorrichtung, die als Einheit miteinander verbunden an einem Windenseil oder einem Bohrgestänge befestigbar sind, wobei der Bohrer gegenüber der Klemmvorrichtung um einen einem Arbeitshub entsprechenden Bereich axial

zum Bohrrohr verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Bohrer aus einem ringförmigen, mit seinem Außendurchmesser dem Bohrlochdurchmesser entsprechenden, eine oberseitige Bodenplatte (4) oder einen

Sedimentbehälter (28) aufweisenden Gehäuse (1) besteht, in dem mehrere von in gegenseitigen Abständen angeordnete, achsparallele, der Freilegung eines Bohrkernes dienende, mit Bohrkronen (3,26) ausgestattete Meißwerkzeuge

(2,23,24) angeordnet sind, die mittels zusätzlicher Antriebsorgane der Erteilung von axial gerichteten Schlagimpulsen und/oder

zusätzlichen Rotationsbewegungen dienen. 30

2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (12,14), das Antriebsorgan (13) für das rohrförmige Gehäuse und die Antriebsorgane der Meißelwerkzeuge (2,23,24) durch ein gemeinsames pneumatisches oder hydraulisches Medium betätigbar sind, und daß zwischen der Klemmvorrichtung (12,14) und den Antriebsorganen für das Gehäuse (1) und die Meißelwerkzeuge (2,23,24) in der das Medium führenden Leitung (18) ein eine gleichzeitige Betätigung der Klemmvorrichtung und der Antriebsorgane verhinderndes Rückschlagventil (19) angeordnet ist.

3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (12,14), das Antriebsorgan (13) für das rohrförmige Gehäuse (1) und das

rohrförmige Gehäuse (1) durch ein Hohlgestänge (6,10) miteinander verbunden sind, dem das Antriebsmedium durch die Leitung (18) oder durch das Bohrgestänge (39,40,41) zuführbar ist, und daß an dem Hohlgestänge(6,10)

vorzugsweise flexible Zuführungen (7,7a) zur Betätigung der Meißelwerkzeuge (2,23,24) und der Klemmvorrichtung (12,14) angeordnet sind.

4. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der an dem rohrförmigen Gehäuse (1) befestigte Teil (6) und der als Antriebswelle des rohrförmigen Gehäuses (1) dienende Teil (10) des Hohlgestänges (6,10) miteinander durch einen

31U612

3
' Flansch (11) lösbar verbunden sind.

5. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der

Bodenplatte (4) des rohrförmigen Gehäuses (1) eine mit dieser (4) luftdicht verbundene, die Antriebsorgane für die Meißelwerkzeuge enthaltende Anschlußplatte (5) angeordnet ist, die über die Zuführungen (7) mit dem in dem Hohlgestänge (6,10) fließenden Druckmedium verbunden ist.

6. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das der Betätigung der Antriebsorgane für die Meißelwerkzeuge (2,23,24) dienende Druckmedium der Austragung des Bohrkleins

in einen auf der Anschlußplatte (5) ange-

ordneten Sedimentbehälter (8) dient.

7. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (12,14) ein unterhalb der Klemmbacken (14) sich erstreckendes, axial zum Bohrloch gerichtetes Gehäuse (12) besitzt, in dem das der Drehung des rohrförmigen Gehäuses (1) dienende Antriebs-

^_n organ (13) axial verschiebbar aufgenommen ist.

8. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am

unteren Ende des Gehäuses (12) radial nach außen gerichtete, einander diametral gegen-

31U612

überliegende, der Führung des Gehäuses (12) in dem Bohrloch dienende Flügel (22) befestigt sind.

9. Bohrvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) einander diametral gegenüberliegende nach innen gerichtete, das Gehäuse des Antriebsorganes (13) gegen Drehung sichernde Leisten angeordnet sind.

10. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß. zur Anpassung an Bohrlöcher unterschiedlicher Durchmesser die Klemmbacken (14), die Flügel (22) und das ringförmige Gehäuse (1) mit dem Sedimentbehälter (8) austauschbar angeordnet sind.

11. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kronen (26) der als Dreh- oder Dreh-Schlagbohrer (23 bzw.24) ausgebildeten Meißelwerkzeuge (2) konisch sich erweiternd, das Bohrrohr (16) des Bohrloches unterschneidend ausgebildet sind und eine einseitige mit der Oberfläche der Meißelwelle fluchtende ebene Abflachung besitzen, und daß die konischen oder schraubenförmigen Oberflächen der Kronen (26) eine Leitfläche bilden, die bei Eingriff mit dem Bohrrohr (16) die Kronen (26) derart dreht,

daß ihre Abflachung dem Bohrrohr (16) zugewandt ist.

12. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige, die

Meißelwerkzeuge (23,24) aufnehmende Gehäuse (1)

31U612

aus einem mittigen, mit dem Boden des Bohrloches in Eingriff bringbaren Absetzring (31), aus einem anschließenden, mit einer Kugel (29) verschließbarenSedimentgehäuse (28) und aus einem an dieses anschließenden Traggehäuse (27) geringeren Durchmessers besteht, und daß die Meißelwerkzeuge (23,24) längsverschieblich in dem den Sedimentbehälter (28)aufweisenden Teil des Gehäuses (1) angeordnet sind und an ihren freien Enden ein die Antriebsorgane der Meis-

selwerkzeuge (23,24) enthaltendes Gehäuse (25) tragen, das über flexible Leitungen (7a) mit dem Gestänge (6a) verbunden ist.

13. Bohrvorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißelwerkzeuge (23,24) nach außen divergierend geneigt angeordnet sind.

14. Bohrvorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das Antriebsorgan (13) des rohrförmigen Gehäuses (1) mit den seiner Führung dienenden Leisten des Gehäuses (12a) der Klemmvorrichtung (12,14) fest ver-

bunden ist.

15. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das rohr-

förmige Gehäuse (1) ein mittiges, gegenüber

den Meißelwerkzeugen (2,23,24) vorstehendes,

der Herstellung einer Pilotbohrung dienendes Meißelwerkzeug besitzt.

' 16. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Meißelwerkzeugen (2) austretende Antriebsmedium als Spülmedium zur überführung des Bohrkleins in einen Sedimentbehälter (8,28) über den zwischen dem ringförmigen Gehäuse (1) und dem Bohrloch gebildeten Ringspalt (9) dient.

^O 17. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Bohrgestänges (39,40,41) das ringförmige Gehäuse (1) durch den Drehtisch (38) in Drehung versetzbar ist, und daß

'** das Bohrgestänge (39,40,41) der Zufuhr des Druckmediums für die Antriebsorgane der Meißelwerkzeuge (2) dient.

18. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß

insbesondere für die Herstellung geneigter oder horizontaler Bohrungen das ringförmige Bohrgehäuse (1) am Außenumfang mit Führungsorganen, beispielsweise Führungsrollen, Wälzlagern oder dergleichen ausgestattet ist.

19. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere für die Herstellung stark geneigter oder horizontaler Bohrungen

zur Unterstützung des Bohrdruckes Andruckorgane, beispielsweise Kolben-Zylinderan-

„- Ordnungen, zwischen der Klemmvorrichtung (12,14) und dem ringförmigen Gehäuse (1) angeordnet sind,

31Η6Ί2

20. Verfahren zur Herstellung von in Felsen vorzutreibende Bohrlöcher unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein kreisförmiger dem Außendurchmesser des Bohrloches entsprechender Ringspalt in vorbestimmbarer Breite und Tiefe hergestellt wird und anschließend der Bohrkern mit einem Fallmeißel oder wenigstens einem pneumatisch, hydraulisch und mechanisch bewegbaren Spaltkeil oder durch Sprengung gebrochen und mit einem Greifwerkzeug entfernt wird.