Pneumatische Pumpe
Der Gegenstand der Erfindung befasst sich mit einer pneumatischen Pumpe, insbesondere für den Einsatz in Grossbohrlöchern zum Entfernen von Wasser.
Bei der Durchführung von Grossbohrlochsprengungen in Steinbrüchen ist es oft erforderlich, das Wasser, das sich in den Bohrlöchern angesammelt hat, zu enffernen, um grössere Sprengstoffmengen in den Bohrlöchern unterbringen zu können. Es werden dadurch Bohrkosten eingespart. Insbesondere hat die praktische Erprobung von Sprengschlämmen gezeigt, dass der gewünschte Füllungsgrad des Bohrloches mit Sprengstoff dann erreicht werden kann, wenn das Wasser aus den Bohrlöchern entfernt wird.
Bisher ist es üblich, das Wasser aus den Bohrlöchern auszublasen, indem ein Druckluftschlauch in das Bohrlochtiefste eingeführt und das Wasser mit Druckluft aus dem Bohrloch herausgesprüht wird. Dieses Verfahren hat folgende Nachteile:
Erstens wird die Bedienungsmannschaft oft nassgespritzt; das ist besonders im Winter sehr unangenehm.
Zweitens werden lockere Steine durch das an der Bohrlochwand hochschiessende Wasser losgerissen und verstopfen das Bohrloch.
Drittens fliesst ein Teil des Wassers in das Bohrloch zurück, da es z. T. an der Bohrlochwand hängengeblieben und oft auch nicht vom Bohrlochmund genügend fortgeleitet worden ist.
Die auftretenden Bohrlochtiefen schwanken in der Regel zwischen 15 m und 40 m. Die häufigsten Bohrlochdurchmesser liegen zwischen 75 mm und 105 mm. Infolge dieser relativ geringen Bohrlochdurchmesser einerseits und relativ grossen Bohrlochtiefen andererseits ist der Einsatz normaler Pumpen für die Entwässerung der Bohrlöcher nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Methode zur Entwässerung von Bohrlöchern zu beseitigen.
Gemäss der Erfindung gelingt dies durch den Einsatz einer pneumatisch arbeitenden Pumpe, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein aufblähbarer zylindrischer Hohlkörper aus elastischem Material vorgesehen und an seinen beiden Enden mittels je eines festen Verschlusstückes dicht verschlossen und mit einem flexiblen, in axialer Richtung verlaufenden und im Bereich der Verschlusstücke abgedichtet hindurchgeführten Steigrohr ausgestattet ist und in den Verschlusstücken je eine weitere durchgehende Bohrung vorgesehen ist, wobei in der Bohrung eines Verschlusstückes ein durch den Innendruck des aufblähbaren Hohlkörpers steuerbares Ventil eingebaut ist.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemässen Pumpe sowie ihre Arbeitsweise werden an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Pumpe besteht im Mittelteil aus dem aufblähbaren zylindrischen Hohlkörper 1 aus elastischem Material, z. B.
einem Schlauch. Dieser Blähschlauch 1 ist an seinen offenen Enden oben und unten durch die ebenfalls zylindrischen Verschlusstücke 3, 4, z. B. aus Metall oder anderen festen Materialien, dicht verschlossen. Durch das obere Verschlusstück 3 führt die Bohrung 5, in welche das Einsatzrohr 6 mit der Dichtungsmanschette 8 eingesetzt ist. Durch das Einsatzrohr 6 strömt die Druckluft in den Blähraum 2 ein. Ein nicht dargestellter Druckluftschlauch wird über den Anschlusszapfen 7 des Einsatzrohres 6 mit dem Pumpenkörper verbunden. Durch die zweite Bohrung 9 im oberen Verschlusstück 3 führt abgedichtet und aussen mit der Dichtungsmanschette 11 versehen das Steigrohr 10, an dessen oberen Ende 12 ein Schlauch angeschraubt werden kann.
Das Steigrohr 10 führt durch den Blähraum 2 hindurch und abgedichtet durch die Bohrung 13 im unteren Verschlusstück 4 hindurch und kann unterhalb des Pumpenkörpers über die Kupplung 15 beliebig verlängert werden. Da sich der zylindrische Körper 1 beim Aufblähen etwas verkürzt, muss das Steigrohr 10 zumindest innerhalb des Blähraumes 2 flexibel ausgebildet sein, z. B. als ein flexibler Panzerschlauch oder aus zwei teleskopartig verbundenen Rohrstücken bestehend. Im unteren Verschlusstück 4 ist ausserdem das schematisch dargestellte Ventil 17 in der durchgehenden Bohrung 16 eingebaut. Das Ventil ist so konstruiert, dass es sich erst öffnet, wenn im Blähraum 2 der Pumpe ein vorbestimmter Luftdruck erreicht ist. Dann wird durch Zusammendrücken der Feder 18 das Ventil 17 geöffnet und die Druckluft strömt durch die Öffnung 19 aus.
Das Entwässern eines Bohrloches mittels der erfindungsgemässen Art erfolgt in der Weise, dass an den aus dem zylindrischen Hohlkörper 1 und den Verschlusstücken 3, 4 bestehenden Pumpenkörper, dessen Durchmesser etwas kleiner, z. B.
wenigstens 15 mm kleiner als der Bohrlochdurchmesser sein sollte, an das untere Kupplungsende 15 des Steigrohres 10 eine das Steigrohr verlängernde Steigleitung angekuppelt wird.
An dem oberen Verschlusstück werden an den Anschlusszapfen 7 ein Druckluftschlauch, der den Pumpenkörper mit einem Kompressor verbindet, und an das freie Ende 12 des Steigrohres 10 ein Wasserschlauch angeschlossen. An diesen beiden Schläuchen wird der Pumpenkörper in das Bohrloch eingelassen, bis das Ende der verlängerten Steigleitung das Bohrlochtiefste erreicht hat. Dann wird Druckluft, die einem Kompressor, z. B. von 6 atü, entnommen wird, über den Druckluftschlauch in den Blähraum 2 der Pumpe eingelassen. Das geschlossene Ventil 17 im unteren Verschlusstück 4 verhindert zunächst den Austritt der Druckluft, so dass sich das dehnbare Mittelteil 2 des Pumpenkörpers aufbläht, bis der Blähschlauch
1 fest an der Bohrlochwand anliegt und damit eine Abdichtung des unteren mit Wasser gefüllten Bohrlochteiles gegenüber dem oberen Bohrlochteil mit dem offenen Bohrlochmund bewirkt.
Wenn der Luftdruck im Blähraum z. B. 4 atü erreicht hat, öffnet sich das Ventil 17 im unteren Verschlusstück 4 und lässt die Druckluft, die weiter nachströmt, aus der Öffnung 19 austreten. Das Wasser im Bohrloch wird durch die Druckluft verdrängt und fliesst über die unten offene Steigleitung in das Steigrohr 10 und durch den Pumpenkörper hindurch und durch den Wasserschlauch an eine beliebig gewählte Stelle ausserhalb des Bohrloches ab. Wenn der Wasserabfluss auf hört und nur noch Druckluft ausströmt, wird die Druckluftzufuhr abgestellt. Das Ventil 17 im unteren Verschlusstück 4 schliesst sich automatisch. Der Hahn zum An- und Abstellen der Druckluftzufuhr muss so eingerichtet sein, dass gleichzeitig mit der Absperrung der Druckluftzufuhr eine Entlüftung des Druckluftschlauches und des aufgeblähten Pumpenkörpers stattfindet.
Das dehnbare Mittelteil des Pumpenkörpers schrumpft dadurch zusammen, und zwischen Pumpenkörper und Bohrlochwand kann das Wasser, das noch oberhalb des Pumpenkörpers steht, in den ausgepumpten unteren Bohrlochraum einfliessen. Es wird nun wieder Druckluft zugeführt und gleichzeitig die Entlüftungsdüse geschlossen. Der Entleerungsvorgang beginnt von neuem. Das Wasser unterhalb des Pumpenkörpers wird wieder verdrängt. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis sich kein Wasser mehr im Bohrloch befindet. Nun wird der Pumpenkörper an den oberen Schläuchen aus dem Bohrloch herausgezogen und in das nächste Bohrloch eingeführt.
Die Menge des in einem Pumpvorgang verdrängten Wassers hängt von der Länge der Steigleitung unterhalb der Abdichtung ab. Die Länge kann variabel sein und den jeweiligen Wasserständen in den Bohrlöchern angepasst werden. Der Pumpenkörper soll sich aber immer in Höhe des Wasserspiegels oder unterhalb des Wasserspiegels vor dem ersten Pumpvorgang befinden, da das Bohrloch unterhalb des Wasserspiegels mit grosser Wahrscheinlichkeit dicht ist und keine offenen Spalten hat.
Um das Nachfallen loser Steine aus dem Bereich des Bohrlochmundes in das Bohrloch und damit die Gefahr des Festklemmens des Pumpenkörpers zu vermeiden, sollte man den gefährdeten Bereich im oberen Teil des Bohrloches durch ein eingeführtes Kunststoffrohr schützen.
Die erfindungsgemässe Pumpe ist im Prinzip einfach und relativ billig herzustellen. Sie ist mit wenigen Handgriffen überall einsetzbar. Ausserdem arbeitet sie sehr schnell, da jeweils der Drucklufthahn nur geöffnet bzw. geschlossen zu werden braucht und das Wasser aus dem Bohrloch je nach gewählten Druckverhältnissen mit sehr hoher Geschwindigkeit austritt.