DE3247632C1

DE3247632C1 - Vorrichtung zum Herstellen eines aufwaerts gerichteten Bohrloches

Info

Publication number: DE3247632C1
Application number: DE3247632A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Kleuters
Original assignee: Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1983-11-17
Also published as: AU2274083A; US4474253A; AU555088B2; ZA839561B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 30 11 449) ist zur Betätigung der Vorschubzylinder und der Verspannvorrichtung eine gemeinsame Versorgungsleitung vorhanden, die sich in einen zu den Vorschubzylindern führenden Zweig und einen zu der Verspannvorrichtung führenden Zweig teilt. Erst hinter der Verzweigung ist in dem Leitungsweg zu den Vorschubzylindern ein Umschaltventil vorgesehen, mittels dessen die Ringräume der Vorschubzylinder oder die Vollräume derselben an die Versorgungsleitung anschließbar sind, während die jeweils anderen Räume zu einem Ablauf freigebbar sind. In dem zu den Zylindern der Verspannvorrichtung führenden Zweig der gemeinsamen Versorgungsleitung sind ein Gegendruckventil und parallel zu diesem ein Rückschlagventil mit umgekehrter Strömungsrichtung vorgesehen.

Das erwähnte Umschaltventil wird durch Druckmedium von einer Steuerpumpe betätigt, deren Antrieb von der Drehantriebsbewegung des Bohrkopfes abgeleitet ist. Die Steuerpumpe, das Umschaltventil und weitere zugehörige Elemente befinden sich an dem beim Arbeiten im Bohrloch stehenden Tragkörper oder einem damit verbundenen Teil.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise so zu gestalten, daß der bei Betrieb im Bohrloch befindliche Teil der Vorrichtung möglichst von aufwendigen hydraulischen Steuerelementen, Pumpen oder ähnlichem freigehalten und dabei auch eine einfache Ausbildung des Druckmittelsystems für die Vorschubzylinder und die Verspannvorrichtung gewährleistet ist

Gelöst wird diese Aufgabe im wesentlichen mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen.

Gemäß der Erfindung ist somit außer einer ersten Pumpe, insbesondere einer Hochdruckpumpe, eine zweite, der Grundeinheit zugeordnete Pumpe, insbesondere Niederdruckpumpe, vorhanden, deren Förderleitung mit einer zweiten, durch das Bohrgestänge geführten oder von demselben gebildeten, an die anderen Seiten der Vorschubzylinder angeschlossenen Versorgungsleitung zu verbinden ist. Von der zweiten Versorgungsleitung führt dabei wenigstens eine Leitung, in der ein Gegendruckventil, eine Drossel od. dgl. angeordnet ist, zum Bohrkopf oder dessen Werkzeugen. Das Umschaltventil ist zwischen der Förderleitung der ersten Pumpe und der ersten, sich verzweigenden Versorungsleitung für die einen Seiten der Spann- unf Vorschubzylinder vorgesehen, derart, daß diese Zy-

linderseiten gleichzeitig entweder mit der ersten Versorgungsleitung verbunden oder zum Ablauf freigegeben werden können.

Eine solche Ausführung der Vorrichtung zeichnet sich durch eine Reihe wesentlicher Vorteile aus. Ein besonderes Hydrauliksystem mit Steuer- oder Arbeitselementen an dem beim Arbeiten im Bohrloch befindlichen Teil ist nicht erforderlich. Damit ist die Betriebssicherheit des Systems weiter erhöht. Die Bedienung der Vorrichtung ist einfach, weil lediglich am ι ο Bedienungsstand ein Einschalten von Pumpen und die Betätigung von Ventilen erforderlich ist, um die verschiedenen Vorgänge sicher ausführen zu können. Es findet eine bewußte Steuerung der Vorgänge statt, insbesondere auch beim Nachsetzen. Bei Vorhandensein eines Manometers oder anderen Druckmeßgeräts am Bedienungsstand läßt sich jeweils der effektiv im Bohrloch wirksam werdende Pruck und damit die Kraft ablesen, ohne daß sich Unsicherheiten darüber ergeben, was an dem im Bohrloch befindlichen Teil der Vorrichtung tatsächlich geschieht. Weil an diesem Teil der Vorrichtung bisher benötigte Elemente wegfallen, ergibt sich werterhin ein wichtiger Raumvorteil, weil nun die Durchlaßwege für das vom Bohrkopf gelöste Bohrgut größer gehalten werden können.

Zweckmäßig ist in der zweiten Versorgungsleitung wenigstens ein Rückschlagventil vorgesehen. Dies ist für die Betriebsweise günstig.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist zwischen der Förderleitung der zweiten Pumpe und der zweiten Versorgungsleitung ein zweites Umschaltventil angeordnet, und es ist zwischen einem Ausgang des letzteren und der Förderleitung der ersten Pumpe eine Verbindungsleitung mit einem Rückschlagventil vorgesehen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise zusätzliehe Arbeitsvorgänge.

In einem zu den einen Seiten der Spannzylinder führenden Zweig der ersten Versorgungsleitung kann ein Absperrorgan vorgesehen sein, welches die Beaufschlagung der Spannzylinder verhindert, wenn dies bei bestimmten Vorgängen, beispielsweise bei Beginn eines Bohrvorgangs, wenn sich die Verspannvorrichtung noch nicht im Bohrloch befindet, erwünscht oder erforderlich ist.

Als Druckmedium für die Speisung der ersten Versorgungsleitung kommt insbesondere Wasser oder eine Wasser enthaltende Flüssigkeit in Betracht. Dabei läßt sich im oberen Teil des Druckmittelsystems, nämlich in dem die Zylinderräume der Vorschubzylinder und der Spannzylinder sowie ggf. einen Teil der zu diesen führenden Leitungen enthaltenden Bereich, Öl als Druckmittel vorsehen oder auch ein anderes Medium, das spezifisch leichter als Wasser ist. Dies bietet den Vorteil, daß die betreffenden Zylinderräume und Kolben infolge des Öls keiner Korrosionsgefahr unterliegen und daß die Pumpe auch weniger Gewicht zu halten braucht. Weil das Öl infolge seines geringeren spezifischen Gewichts gegenüber dem Wasser immer hochsteigt, handelt es sich um eine Flüssigkeitsmenge, die lediglich hin und her geschoben wird, aber nicht bis zur Pumpe gelangt.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Aufstellposition,
F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 in Arbeitsposition, F i g. 3 und 4 den im Bohrloch arbeitenden Teil der Vorrichtung in teilweise prinzipieller Darstellung, z. T. im Schnitt, in zwei verschiedenen Stellungen der Vorschubvorrichtung und

F i g. 5 bis 7 jeweils ein Druckmittelschaltbild der Vorrichtung mit schematisch eingezeichneten wichtigen Teilen zur Veranschaulichung verschiedener Arbeitsvorgänge.

Die dargestellte Vorrichtung weist im wesentlichen eine unter Tage in einer Strecke, einer Startkammer od. dgl. aufstellbare Grundeinheit 1, einen das Bohrloch B herstellenden Vortriebsteil 2 mit Bohrkopf 3 und ein den Vortriebsteil 2 mit der Grundeinheit 1 verbindendes Gestänge 4 auf. Das letztere besteht aus einzelnen Gestängeteilen 4a (F i g. 2), insbesondere Rohren, die mittels Gewinden an den Enden ähnlich wie bei einem Tiefbohrgestänge miteinander verschraubt sind oder auch auf andere Weise lösbar verbunden sein können. Im Inneren des Gestänges 4 sind zwei Leitungswege für Druckmittel vorgesehen oder vom Gestänge gebildet, z. B. in Form eines Doppelwandgestänges. Das Druckmittel dient zur Versorgung von Elementen des Vortriebsteiles 2 und wird über eine in der Grundeinheit

1 vorgesehene Drehdurchführung an sich bekannter Art in das Gestänge 4 eingeleitet. Es wird von in F i g. 1 und

2 nicht dargestellten Druckmittelquellen geliefert und über Schläuche od. dgl. zugeführt. Auch sonstige Betriebs- und Energieversorgungsaggregate sind in den F i g. 1 und 2 nicht besonders wiedergegeben. Sie können ebenso wie ein Bedienungsstand neben oder in der Nähe der Grundeinheit 1 in der Startkammer aufgestellt sein. Die Gestängeteile 4a sind an ihren Enden jeweils mit Vierkantflächen 46 versehen (F i g. 2), an denen im Kopfteil 6 der Grundeinheit 1 eingebaute Organe einer nach bekanntem Prinzip arbeitenden Vorrichtung zum Abfangen, Bremsen und Nachsetzen bzw. Ausbauen einzelner Gestängeteile angreifen, wenn das Gestänge 4 je nach dem Bohrfortschritt verlängert oder am Ende der Bohrarbeit ausgebaut werden soll. Je nach Bedarf können ein oder mehrere Gestängeteile 4a mit einem eine Drehlagerung und Abstützarme od. dgl. aufweisenden Stabilisator 7 ausgerüstet werden, wie er in F i g. 2 angedeutet ist.

Die z. B. als Rahmenkostruktion ausgebildete Grundeinheit 1 weist einen an Stützen 8 geführten Hubschlitten 9 auf, an dem sich zwei oder vier vorzugsweise in ihrer Drehzahl veränderbare und ggfs. in der Drehrichtung umkehrbare Antriebsmotoren, insbesondere Hydraulikmotoren, befinden, die ihr Drehmoment z. B. über Zahnräder auf einen zentralen Antriebsteil übertragen, der das untere Ende des Gestängestranges 4 formschlüssig aufnimmt bzw. ein Kupplungsstück für das jeweils unterste Gestängeteil aufweist oder bildet, derart, daß das Gestänge 4 von den Motoren mit den jeweils gewünschten Werten drehend angetrieben werden kann.

Dem Hubschlitten 9 sind zwei Stützzylinder 11 zugeordnet, wobei die Kolbenstangen 12a der darin verschiebbaren, beidseitig über in F i g. 1 und 2 nicht dargestellten Leitungen mit Druckmittel beaufschlagbaren Kolben 12 am Hubschlitten 9 angreifen, während die Zylinder 11 an unteren Rahmenteilen 13 der Grundeinheit gelenkig befestigt sind. Mittels dieser Stützzylinder 11 kann somit der Hubschlitten 9 und dadurch das von ihm aus nach oben gehende Gestänge 4 beim Bohren, beim Nachsetzen von Gestängeteilen, beim Ausbau des Gestänges und in anderen Fällen auf oder ab bewegt bzw. mit einer gewünschten Kraft in der einen oder anderen Richtung belastet werden oder auch festste-

hend gehalten werden.

Die Grundeinheit 1 kann vertikal oder aber in einem Winkel gegenüber der Vertikalen aufgestellt werden. Letzteres veranschaulichen die F i g. 1 und 2, wobei die Schrägstellung durch gelenkig mit einer Grundplatte 14 angreifenden Gewindespindeln 15 eingestellt und gehalten werden kann, in die an unteren Rahmenteilen 13 gelenkig angebrachte Muttern 16 eingreifen. Mit der Ziffer 17 ist eine Achse bzw. eine Zapfenlagerung bezeichnet, um die die Grundeinheit bzw. die gesamte Vorrichtung geschwenkt werden kann. Als Hilfsmittel zum Aufstellen der Vorrichtung kann eine Erektor-Einrichtung 18 dienen, die über einen Ausleger 19 an der Achse 17 der Grundeinheit anlenkbar ist und einen oder mehrere Aufrichtzylinder 20 aufweist.

Der Bohrkopf 3 des Vortriebsteiles 2 kann in einer dem jeweiligen Einsatzfall entsprechenden Weise ausgebildet und mit geeigneten Werkzeugen versehen sein, insbesondere mit Rollenmeißeln, Disken- oder Warzenrollen od. dgl. Am Bohrkopf oder zusätzlich zu diesem kann auch ein vorspringender Teil oder eine Verlängerung mit Werkzeug zum Herstellen einer kleineren voreilenden Bohrung vorhanden sein. Mit der Ziffer 21 ist ein die Drehlagerung des Bohrkopfes 3 enthaltendes, sich also nicht drehendes Lagergehäuse bezeichnet. Mit diesem ist ein Tragkörper 22 (vgl. besonders F i g. 3 und 4) starr verbunden, der außenseitig als Mehrkant, z. B. Vierkant, ausgebildet ist und durch dessen Inneres ein die Fortsetzung des Gestängestranges 4 bildendes Rohr oder eine Hohlwelle 24 hindurchgeht, die mit dem Bohrkopf 3 verbunden ist und an ihrem unteren Ende einen konischen Gewindeteil 23 zum Verschrauben mit einem sich anschließenden, entsprechend ausgebildeten Gestängeteil 4a aufweist. Der Tragkörper 22 endet in einem Gehäuse 25, das eine Drehdurchführung für Druckmittel sowie zu einem Druckmittelsystem gehörende Teile enthalten kann.

Auf dem Tragkörper 22 ist ein Schlitten 26 verschiebbar, dessen Gehäuse 27 den Mehrkantteil des Tragkörpers 22 umgibt und seiner Form angepaßt ist. Mit der Ziffer 28 sind zwei beiderseits der Mittelachse M der Vorrichtung jeweils paarweise angeordnete Vorschubzylinder bezeichnet, deren untere Enden an Ansätzen von Spannschilden 41 angelenkt sind, während die oberen Enden der Kolbenstange 29a der darin verschiebbaren Kolben 29 an Teilen des Lagergehäuses 21 angelenkt sind. Zu den Ringräumen 28R der Vorschubzylinder 28 führt eine Druckmittelleitung 31 (in den Fig.3 und 4 jeweils nur schematisch teilweise angedeutet).

Der Schlitten 26 ist ferner mit einer Verspannvorrichtung 40 ausgerüstet, die z. B. vier an die Bohrlochwand W anpreßbare und von dieser zurückziehbare Schilde 41 aufweist. Jedem Schild 41 sind z. B. zwei Spannzylinder 42 mit Kolben 43 zugeordnet, deren Kolbenstangen 43a die Spannschilde 41 tragen. Innerhalb oder außerhalb der Zylinder 42 sind nicht dargestellte Druckfedern so angeordnet, daß sie die Spannschilde 41 radial einwärts zu drücken suchen. Die Vollfläche der Kolben 43 sind über Leitungen 45 (in F i g. 3 und 4 nur teilweise angedeutet) mit Druckmittel beaufschlagbar, um die Spannschilde 41 entgegen der Kraft der vorgenannten Federn nach außen zu bewegen. In verspanntem Zustand bildet die Vorrichtung 40 mit dem Schlitten 26 ein Widerlager für die Vorschubzylinder 28.

Die Ausbildung ist so getroffen, daß der Schlitten 26 und der Tragkörper 22 relativ zueinander aus der Position nach F i g. 3 in diejenige nach F i g. 4 bewegt werden können, was insbesondere bei an die Bohrlochwand W angepreßten Schilden 41 einem Bohrhub unter Vorschubkraft entspricht, während die Bewegung aus der Position nach F i g. 4 in diejenige nach F i g. 3 bei an seiner Stelle verbleibenden Bohrkopf 3 und gelösten Spannschilden 41 ein Nachholen der Verspannvorrichtung ergibt.

Das Druckmittelsystem enthält eine von einem Motor 34, z. B. einem hydraulischen Motor, antreibbare, als

ίο Hochdruckpumpe ausgebildete erste Pumpe 33, die Wasser aus einem Tank 35 in eine mit einem Rückschlagventil 37 versehene Förderleitung 30 liefert. Der gewünschte Wasserdruck kann an einem zugleich ein Sicherheitsventil für die Pumpe 33 bildenden Ventil 36 eingestellt werden. Die Förderleitung 30 führt zu einem als Wegeventil ausgebildeten Umschaltventil 50, von dem ein Ablauf 38 zum Tank 35 führt und dessen andere Seite mit einer ersten Versorgungsleitung 61 verbunden ist. An die letztere ist ein Manometer 39 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 61 setzt sich über die erwähnte, in der Grundeinheit befindliche Drehdurchführung im Bohrgestänge 4 fort bis zu einer Drehdurchführung im Gehäuse 25 des Tragkörpers 22. Dahinter teilt sich diese Versorgungsleitung 61 und führt mit einem Zweig 62 zu den jeweiligen Vollräumen 28 V der Vorschubzylinder 28, während der andere Zweig 63 zu den Leitungen 45 und zu den Vollräumen 42 V der Spannzylinder 42 der Verspannvorrichtung 40 geht. In dem Zweig 63 ist ein Absperrhahn 5 vorgesehen.

In jedem Gestängeteil 4a ist im Weg der ersten Versorgungsleitung 61 zweckmäßig jeweils ein Rückschlagventil (nicht dargestellt) derart vorgesehen, daß es schließt, wenn ein Gestängeteil vom anderen getrennt wird, aber beim Zusammenbau der Gestängeteile zwangsläufig geöffnet wird, so daß beim zusammengebauten Gestänge die Versorgungsleitung 61 einen freien Durchgang in beiden Richtungen hat. An die erste Versorgungsleitung 61 kann ein Luftabscheider 51 od. dgl. angeschlossen sein.

Weiterhin enthält das Druckmittelsystem eine von einem Motor 64 antreibbare Niederdruckpumpe 65 als zweite Pumpe, die Wasser aus dem Tank 35 in eine Förderleitung 66 liefert, an die ein Manometer 67 angeschlossen ist und die zu einem zweiten Umschaltventil 68 als Wegeventil führt. Von diesem geht eine zweite Versorgungsleitung 71 aus, die sich über die erwähnte untere Drehdurchführung im Gestänge 4 fortsetzt und von der oberen Drehdurchführung im

so Gehäuse 25 einerseits als Leitung 72 zu den Ringräumen 28i? der Vorschubzylinder 28 führt, während ein anderer Zweig 73 eine bis zum Bohrkopf 3 führende Leitung darstellt, in der sich ein auf einen bestimmten Druck einstellbares Gegendruckventil, eine Drossel 74 od. dgl.

befindet. Dahinter mündet die Leitung 73 am Ende 73a offen so aus, daß das aus ihr austretende Wasser zu den Werkzeugen des Bohrkopfes gelangt, um diese zu kühlen und außerdem das gelöste Bohrgut fortzuspülen.

Im Bereich des Bohrgestänges sind an einer oder mehreren Stellen, vorteilhaft in jedem Gestängeteil 4a, Rückschlagventile 75 vorgesehen, die ein Leerlaufen der jeweils darüberliegenden Leitungsteile verhindern.

Von dem zweiten Umschaltventil 68 führt ein weiterer Ausgang über eine mit einem Rückschlagventil 69 versehene Verbindungsleitung 70 zu der Förderleitung 30 der ersten Pumpe 33.

Die beiden Pumpen 33 und 65, die beiden Umschaltventile 50 und 68 und die dazugehörigen Teile befinden

sich an der Grundeinheit 1 bzw. an einem dieser zugeordneten Bedienungsstand.

Bei der Verspannvorrichtung 40 brauchen an sich nur die Vollräume 42 V der Spannzylinder 42 mit Druckmedium beaufschlagt zu werden, weil die Kolben 43 bzw. mit diesen verbundene Teile in umgekehrter Richtung durch Federn belastet sind, wie weiter ober erwähnt wurde. Es ist aber auch möglich, zusätzlich noch eine Druckmittelbeaufschlagung für die Ringräume 42i? der Spannzylinder 42 vorzusehen, wenn dies im Bedarfsfall jo wünschenswert ist. Dazu ist in den Fig.5 bis 7 ein Leitungssystem 52 angedeutet, das über eine zwischen den Punkten Sund ^herzustellende Verbindung an den Zweig 72 der zweiten Versorgungsleitung 71 angeschlossen werden kann.

Die Versorgung und Steuerung der in der Grundeinheit 1 befindlichen Stützzylinder 11 kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine zweckmäßige und einfache Ausführung hierfür zeigen ebenfalls die F i g. 5 bis 7. Das gezeigte System weist eine zu den Ringräumen Hi? der Stützzylinder 11 führende Leitung 57 mit einem Druckeinstellventil 58 in einem abgehenden Zweig und eine zu den Vollräumen 11V der Stützzylinder 11 führenden Leitung 55 mit ebenfalls einem Druckeinstellventil 56 in einem abgehenden Zweig auf. Mit der Ziffer 60 ist ein als ⁴/₃-Wegeventil ausgebildetes, von Hand oder auch durch Fernsteuerung bzw. automatisch oder im Rahmen eines Programms zu betätigendes Umschaltventil und mit der Ziffer 48 eine Ablaufleitung bezeichnet. Zu dem System gehört ferner eine Pumpe 59 und ein Tank 49 für Hydrauliköl od. dgl.

Nachstehend wird das Arbeiten mit der Vorrichtung unter Anwendung des erläuterten Druckmittelsystems beschrieben.

Zunächst wird der Schlitten 26 mit der Verspannvorrichtung 40 in eine Ausgangsposition gebracht bzw. nachgeholt. Dies geschieht durch Einschalten der zweiten Pumpe 65. Das zweite Umschaltventil 68 befindet sich in der in F i g. 5 und 6 gezeigten Stellung. Es sei angenommen, daß sich nun der Schlitten 26 mit der Verspannvorrichtung 40 in einer Ausgangsposition befindet bzw. nachgeholt ist und nun verspannt und dann gebohrt werden soll. Die zweite Pumpe 65 bleibt eingeschaltet. Es wird die erste Pumpe 33 eingeschaltet, während sich das erste Umschaltventil 50 in der in F i g. 5 gezeigten Stellung befindet. Somit wird Wasser in die erste Versorgungsleitung 61 durch das Gestänge 4 gleichzeitig zu den Vollräumen 28 Vder Vorschubzylinder 28 und den Vollräumen 42 V der Spannzylinder 42 gefördert. Da der von der zweiten Pumpe 65 und der Drossel 74 erzeugte Druck auf der Ringfläche 287? der Vorschubzylinder 28 dem Volumenstrom der ersten Pumpe 33 einen Widerstand entgegensetzt, wird das Druckmedium zwangsläufig zunächst in die Vollräume 42 V der Spannzylinder 42 gefördert. Dadurch werden die Spannschilde 41 an die Bohrlochwand W gedrückt. Sobald die erste Pumpe 33 den Widerstand der zweiten Pumpe 65 und der Drossel 74 überwunden hat, kann der Bohrkopf 3 zu arbeiten beginnen, wobei er durch die Vorschubzylinder 28 vorwärts bewegt wird. Die direkt voneinander abhängige Vorschub- und Verspannkraft kann dabei durch Verändern des Druckes des in das System geförderten Druckmediums den Gegenbenheiten entsprechend gewählt bzw. angepaßt werden, insbesondere durch Einstellen des Ventils 36, wobei sich der Druck am Bedienungsstand auf einen Manometer 39 ablesen läßt.
Nachdem zuvor auch das Umschaltventil 60 in diejenige Position gebracht worden ist, in der die unteren Zylinderräume 11V mit Druckmittel versorgt werden, folgen die Kolben 12 dieser auf den Hubschlitten 9 wirkenden Zylinder der Vorschubbewegung, wobei der Druck mittels des Ventils 56 auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann, insbesondere so, daß auch während dieser Bewegung ein bestimmter Anteil des Gewichts des Gestängestranges 4 und der sich mit diesem im Bohrloch bewegenden Teile von den Stützzylindern 11 getragen wird, z. B. ein Anteil von ²/& während der verbleibende Anteil sowie die Vorschubkraft selbst von den Vorschubzylindenn 28 aufgebracht wird. Durch Einstellen der Drücke im oberen und unteren System bzw. durch Verstellung der betreffenden Ventile kann damit allen Bedarfsfällen optimal Rechnung getragen werden.

Lag in einem Ausnahmefall beim Bohrbeginn der Bohrkopf noch nicht fest an der Ortsbrust an, so findet die erläuterte Steigerung mit dem Wirksamwerden der Verspannvorrichtung 40 lediglich etwas verzögert statt. Falls gewünscht, kann der Tragkörper 22 mit dem Gestänge 4 dabei vorübergehend auch an einer Vorwärtsbewegung dadurch gehindert werden, daß das Umschaltventil 60 zunächst noch in der mittleren Sperrstellung verbleibt oder in diese verstellt wird, bis dann zum beabsichtigten Zeitpunkt die Beaufschlagung der Kolben der Stützzylinder 11 durch Umschalten des Ventils 60 eingeleitet wird. Durch Beeinflussung der Wirkungsweise der Stützzylinder 11 mittels der angegebenen hydraulischen Elemente oder auch anderer bzw. zusätzlicher Steuerorgane läßt sich auch während des Bohrvorganges ein für dessen Durchführung besonders günstiger Zustand erreichen.

Bei der Vorschubbewegung aus den Ringräumen 28/? der Vorschubzylinder 28 verdrängtes Wasser wird durch die Leitungen 72 und 73 gedrückt und tritt am Ende 73a an den Bohrkopfwerkzeugen aus.

Beim Bohrvorgang ist zweckmäßig, außerdem auch die zweite Pumpe 65 eingeschaltet, die bei der in F i g. 5 gezeigten Stellung des zweiten Umschaltventils 68 Wasser in die zweite Versorgungsleitung 71 fördert, welches dann zusammen mit dem verdrängten Wasser aus den Vorschubzylindern 28 am Bohrkopf 3 austritt.

Am Ende des Bohrhubs wird die erste Pumpe 33 abgestellt, wobei ein statischer Druck im System wegen des Rückschlagventils 37 erhalten bleibt, es wird der Bohrkopfantrieb ausgeschaltet, und es wird das Umschaltventil 50 in die in F i g. 6 gezeigte Stellung gebracht. Dadurch findet ein sofortiger völliger Wegfall des Druckes statt, so daß die Spannschilde 41 unter der Kraft der erwähnten Federn einwärts gedrückt oder gezogen werden und sich von der Bohrlochwand W lösen. Die sich im Bohrloch befindende Maschine stützt sich dann auf dem von den Stützzylindern 11 gehaltenen Bohrgestänge ab.

Die Stellung des zum System der Stützzylinder 11 gehörenden Umschaltventils 60 kann, wie in F i g. 6 gezeigt, sein. Es ist aber auch möglich, beim Abstellen der ersten Pumpe 33 und Ausschalten des Drehantriebs für den Bohrkopf die Stützzylinder 11 zusätzlich so zu beeinflussen, etwa durch Umschalten des Ventils 60 in die Sperrstellung unter Belassung der Wirksamkeit des Ventils 56, daß das Lösen der Verspannung noch beschleunigt wird.

Die zweite Pumpe 65 läuft nach dem Ende des Bohrhubes weiter. Das zweite Umschaltventil 68 bleibt in der bisherigen Stellung. Somit wird Wasser über die zweite Versorgungsleitung 71 zu den Ringräumen 28i?

der Vorschubzylinder 28 gefördert, so daß der Schlitten 26 mit der Verspannvorrichtung 40 relativ zu Tragkörper 22 nach oben nachgeholt und dadurch in eine neue Ausgangsposition gebracht wird (vgl. F i g. 3). Um einen ausreichenden Druck zum Nachholen des Schlittens 26 zu haben, ist die Drossel 74 bzw. ein entsprechendes Gegendruckventil in der erforderlichen Weise dimensioniert bzw. eingestellt.

Der Gestängestrang 4 kann durch entsprechende Beeinflussung der Stützzylinder 11 bzw. durch die im Kopfteil 6 der Grundeinheit 1 befindlichen Vorrichtung abgefangen werden, worauf die Stützzylinder 11 mit dem Hubschlitten 9 abgesenkt werden und ein neuer Gestängeteil 4a eingebaut wird. Hierauf bzw. in zeitlicher Überschneidung damit kann erneut das Verspannen des Schlittens 26 im Bohrloch und dann die Fortsetzung des Bohrens in der erläuterten Weise vonstatten gehen.

Am Ende des Nachholvorganges des Schlittens 26 wird nach Umschalten des ersten Ventils 50 in die Stellung gemäß Fig.5 die erste Pumpe 33 wieder eingeschaltet, so daß Wasser zu den Vollräumen 42 V der Spannzylinder 42 gefördert wird und dadurch die Kolben 43 mit den Spannschilden 41 auswärtsbewegt werden und die Verspannung erfolgt. Der sich dann aufbauende Druck wird in den Vollräumen 28 V der Vorschubzylinder 28 wirksam, so daß ein neuer Bohrvorgang beginnen kann.

Das System ist weiterhin so ausgebildet, daß der Spannvorgang bzw. eine Füllung der Zylinderräume bei den Spannzylindern und ggfs. den Vorschubzylindern sehr schnell bewirkt werden kann. Dazu wird bei ausgeschalteter erster Pumpe 33 das zweite Umschaltventil 68 in die in F i g. 7 gezeigte Stellung gebracht und die zweite Pumpe 65 eingeschaltet. Von dieser gefördertes Wasser strömt dann vom Umschaltventil 68 über die Verbindungsleitung 70, das erste Umschaltventil 50 und die erste Versorgungsleitung 61 zu den daran angeschlossenen Zylinderräumen.

Bei einem solchen Vorgang kann das Umschaltventil 60 im System der Stützzylinder 11 in die in Fig.7 gezeigte Stellung gebracht werden, so daß die Kolben 12 der Stützzylinder 11 im Sinne einer Aufwärtsbewegung beaufschlagt werden und dadurch der Hubschlitten 9 mit dem Gestänge 4 und den von diesem getragenen Teilen nach oben gedrückt wird. Dies kann u. a. dann von Vorteil sein, wenn der Bohrkopf eine Stellung eingenommen hat, in der er nicht unmittelbar an der Ortsbrust anliegt.

Im übrigen kann mit dem den Stützzylindern 11 zugeordneten System bei jedem Betriebszustand der Vorrichtung so gearbeitet werden, wie es die jeweiligen Verhältnisse gerade erfordern. Das System bietet dazu die verschiedensten Möglichkeiten.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen eines aufwärts gerichteten Bohrloches in einem Gebirge, einer Lagerstätte od. dgl. durch Bohren von einer Strecke, Startkammer od. dgl. aus, mit einer in der Startkammer anzuordnenden Grundeinheit, einem Bohrkopf od. dgl, einem Drehantrieb für den Bohrkopf, einem aus mehreren Teilen zusammensetzbaren Gestänge zwischen der Grundeinheit und einem Tragkörper mit Lagergehäuse für den Bohrkopf, einem relativ zum Tragkörper axial verschiebbaren Schlitten und einer diesem zugeordneten Verspannvorrichtung, die Spannzylinder aufweist, in denen mit zur Anlage an der Bohrlochwand bringbaren Schilden verbundene Kolben nach auswärts durch Druckmittel und nach einwärts durch Federn und/oder Druckmittel verschiebbar sind, und mit zwischen dem Tragkörper oder dem Bohrkopf-Lagergehäuse einerseits und dem Schlitten oder an diesem befindlichen Teilen andererseits angeordneten, beidseitig druckmittelbeaufschlagbare Kolben enthaltenden Vorschubzylindern, wobei zur Betätigung der Vorschubzylinder und der Verspannvorrichtung ein Druckmittelsystem vorgesehen ist, das wenigstens eine von einer Pumpe an der Grundeinheit zu speisende, durch das Bohrgestänge geführte oder von demselben gebildete gemeinsame Versorgungsleitung für die einen Seiten der Spannzylinder und die einen Seiten der Vorschubzylinder sowie ein Umschaltventil enthält, mittels dessen Zylinderräume der Vorschubzylinder wahlweise an die Versorgungsleitung anschließbar oder druckentlastbar sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

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a) es ist eine zweite, der Grundeinheit zugeordnete Pumpe (65) vorhanden, deren Förderleitung (66) mit einer zweiten, durch das Bohrgestänge (4) geführten oder von demselben gebildeten, an die anderen Seiten (38R) der Vorschubglieder (28) angeschlossenen Versorgungsleitung (71) verbindbar ist;

b) von der zweiten Versorgungsleitung (71) führt wenigstens eine ein Gegendruckventil, eine Drossel (74) od. dgl. enthaltende Leitung (73) zum Bohrkopf (3) oder dessen Werkzeugen;

c) das Umschaltventil (50) ist zwischen Förderleitung (30) der ersten Pumpe (33) und der ersten, sich verzweigenden Versorgungsleitung (61) für die einen Seiten (28V, $2V) der Spann- und Vorschubzylinder (28, 42) vorgesehen, wobei diese Zylindereinheiten (28 V, 42 V) gleichzeitig entweder mit der ersten Versorgungsleitung (61) verbindbar oder druckentlastbar sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Förderleitung (66) der zweiten Pumpe (65) und der zweiten Versorgungsleitung (71) ein zweites Umschaltventil (68) angeordnet ist und zwischen einem Ausgang des letzteren und der Förderleitung (30) der ersten Pumpe (33) eine Verbindungsleitung (70) mit einem Rückschlagventil (69) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Versorgungsleitung (71) wenigstens ein Rückschlagventil (75) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß in einem zu den einen Seiten (42 V) der Spannzylinder (42) führende Zweig (63) der ersten Versorgungsleitung (61) ein Absperrorgan (5) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Druckmittelsystem auf Wasser- oder einer Wasser enthaltenden Flüssigkeitsbasis arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß für das zur ersten Versorgungsleitung (61) gehörende Teilsystem teils Wasser, teils eine Flüssigkeit mit einem geringeren spezifischen Gewicht als Wasser vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als leichtere Flüssigkeit Öl vorgesehen ist.