DE8509145U1

DE8509145U1 - Bohrvorrichtung

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Publication number: DE8509145U1
Application number: DE8509145U
Authority: DE
Original assignee: ING GUENTER KLEMM SPEZIALUNTERNEHMEN fur BOHRTECHNIK 5962 DROLSHAGEN DE
Current assignee: ING GUENTER KLEMM SPEZIALUNTERNEHMEN fur BOHRTECHNIK 5962 DROLSHAGEN DE
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1985-05-15
Also published as: AT390303B; CH670681A5; ATA54186A

Description

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PATENTANWÄLTE

Drrlng. von Kreisler 11973
Dn-Ing. K. W. Eishold 11981

Ing. Günter Klemm Dr.-Ing,K,Schönwdd

SpezialUnternehmen für οΐρύα,βΓΑΙβΙ, von Kreisler

Bohrtechnik DipL-Chem. Carola Keller

Alte Landstraße Dipl.-Ing. G. Selling

5962 Drolshagen Dr. H.-K.Werner

DEiCHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOf K

D-5000 KÖLN 1 I

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26. März 1985 U

Bohrvorrichtung ι

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung mit einem j aus hintereinandergesetzten hohlen Bohrstangen besteh- j

enden Bohrstrang, einem den Bohrstrang umgebenden f

I Schutzrohrstrang, einer am vorderen Ende des Bohr- s

1 stranges angeordneten Zentralbohrkrone, die einen mit |

Schneidelementen bestückten Kopf und einen Schaft zur jj Befestigung am Bohrstrang aufweist, und mit einer Ring- ] bohrkrone, die außerhalb des Schutzrohrstranges auf | einer konischen Sitzfläche der Zentralbohrkrone abge- j 1Θ stützt ist. I

Beim Bohren mit einem den Bohrstrang umgebenden Schutz- ■

rohrstrang muß die Bohrkrone, die am vorderen Ende des |

inneren Bohrstranges befestigt ist, ein Loch bohre;'?, |

dessen Durchmesser so groß ist, daß der Schutzrohr- |

strang hindurchpaßt und nachgeschoben werden kann. Es ψ

ist bekannt, zu diesem Zweck eine Exzenterbohrkrone zu I

verwenden, die aus dem Schutzrohrstrang herausragt und f;

einen radialen Ansatz aufweist, welcher eine Umlauf- ρ

I bewegung um die Achse des Bohrstranges ausführt. Der f

Exzenteransatz bearbeitet jede Stelle der Bohrlochsohle S

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bei einem Umlauf nur jeweils einmal, so daß der Bohrvortrieb relativ gering ist. Außerdem sind in der Regel im Schutzrohrstrang nach innen vorstehende Zentriervorrichtungen für das Ende des Rohrstranges bzw. den Schaft der Exzenterbohrkrone vorgesehen. Diese Vorsprünge behindern das Rückspülen des Bohrgutes und erfordern eine spezielle Konstruktion am Ende des Schutzrohrstranges .

Bei einer bekannten Bohrvorrichtung der eingangs

genannten Art (DE-AS 12 99 255) ist am Ende des Bohrstranges eine Zentralbohrkrone befestigt, die einen dicken Schaft aufweist, welcher den Querschnitt des Schutzrohrstranges nahezu ausfüllt. Der außerhalb des Schutzrohrstranges liegende Bereich des Bohrkronenschaftes ist als konische bzw. kegelstumpfförmge Sitzfläche ausgebildet. Auf dieser Sitzfläche ist eine Ringbohrkrone abgestützt, deren Stützfläche als Innenkonus ausgebildet ist. Die Arbeitsfläche der Ringbohrkrone ist gegenüber derjenigen der Zentralbohrkrone um die Länge der Zentralbohrkrone zurückversetzt. Mit dieser Bohrvorrichtung ist es möglich, einen schnellen Bohrvortrieb zu erreichen, jedoch ergeben sich bei der Anwendung, insbesondere in sandigen oder lockeren Böden, erhebliche Schwierigkeiten. Eine dieser Schwierigkeiten besteht darin, daß die Gefahr besteht, daß das Bohrloch mit dem aus den beiden Bohrkronen austretenden Spülmedium ausgespült bzw. ausgehöhlt wird, weil der Weg, den das Spülmedium und das Bohrgut zurücklegen müssen, bevor sie in den Schutzrohrstrang eintreten können, sehr lang ist. Infolge dieses langen Rückspülweges wird auch bei felsigen Böden das Rückspülen erschwert, weil die Druckdifferenz des Spülmediums zwischen dem Austritt aus den Bohrkronen und

dem Eintritt in den Schutzrohrstrang aufgrund der Möglichkeit, daß Spülmedium seitlich entweichen kann, klein ist. Es besteht daher die Gefahr, daß die Spülung vorübergehend oder dauernd aussetzt oder unwirksam wird. Nachteilig ist ferner, daß bei der bekannten Bohrvorrichtung sowohl für die Zentralbohrkrone als auch für die Ringbohrkrone viel Material benötigt wird und daß das Bohren mit diesen Bohrkronen entsprechend teuer ist. Ein \tfeiterer Nachteil besteht darin, daß der Schützrohrstrang entweder aus einem einzigen durchgehenden Schutzrohr oder aus miteinander verschweißten Rohrabschnitten besteht * In jedem Fall verbleibt der Schutzrohrstrang im Bohrloch und ist damit verloren. 2s besteht keine Möglichkeit, einzelne Schutsrohre anzuschrauben, weil es hierzu erforderlich wäre, den Schutzrohrstrang zunächst auseinanderzuschrauben. Beim Auseinanderschrauben würde aber das vordere Ende des Schutzrohrstranges gegen die Ringbohrkrone stoßen und diese von der Zentralbohrkrone abstreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Spülung verbessert ist und die einen geringeren Aufwand für die teueren Bohrkronen erfordert.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die konische Sitzfläche an dem gegenüber dem Schaft verdickt ausgebildeten Kopf der Zentralbohrkrone ^angeordnet ist, daß der Kopf einen in den Schutzrohrstrang hineinragenden Führungsbereich aufweist, dessen Durchmesser annähernd dem Innendurchmesser des Schutzrohrstranges entspricht, und daß die vordere Arbeitsfläche der Ringbohrkrone gegenüber der vorderen Arbeitsfläche der Zentralbohrkrone nur geringfügig zurückversetzt ist.

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Bei der erfindüngsgemäßen Bohrvorrichtung räijt der Kopf der Zentralbohrkrone in den Schutzrohrstrang hinein und er wird von diesem axial geführt. Der Schaft, mit dem die Zentralbohrkrone an dem inneren Bohrstrang befestigt ist, hat einen geringeren Durchmesser als der Kopf. Dieser Schaft kann relativ kurz ausgeführt sein, weil er lediglich als Befestigungsteil für den Bohrstrang dient. Die konische Sitzfläche befindet sich nicht an dem Schaft, sondern unmittelbar an dem Kopf der Zentralbohrkrone. Die Zentralbohrkrone bohrt ein Loch, dessen Durchmesser annähernd dem Innendurchmesser des Schutzrohrstranges entspricht. Das ringförmige Loch, das von der Ringbohrkrone gebohrt v/ird, entspricht im wesentlichen nur demjenigen Raum, der erforderlich ist, um den Schutzrohrstrang nachzuschieben. Dadurch, daß die Ringbohrkrone in unmittelbarer Nähe der Arbeitsfläche der Zentralbohrkrone auf der Zentralbohrkrone sitzt, wird der außerhalb des Schutzrohrstranges liegende Bereich des Bohrlochs so kurz wie möglich gehalten, so daß nicht die Gefahr des Ausspülens des Bohrlochs besteht. Das aus der Zentralbohrkrone austretende Spülmittel (Luft oder Flüssigkeit) gelangt von der Bohrlochsohle auf kurzem Weg in den Schutzrohrstrang. Das Spülmedium muß lediglich an der relativ kurzen Ringbohrkrone entlangströmen, die zu diesem Zweck längslaufende Rückspülnuten aufweist. Auf diese Weise kann eine hohe Druckdifferenz zwischen dem Austritt des Spülmediums aus der Zentralbohrkrone und dem Eintritt in den Schutzrohrstrang erzeugt und aufrechterhalten werden, wodurch die Spülwirkung bzw. der Abtransport des Bohrguts von der Bohrlochsohle verbessert wird. Der Kopf der Zentralbohrkrone ragt nicht in voller Länge über die Ringbohrkrone hinaus, sondern er trägt selbst die Ringbohrkrone, die so kurz ist, wie dies die Festigkextsverhältniss zulassen.

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Beim Zurückziehen der Zentralbohrkrone, wird die Ringbohrkrone durch das Schutzrohr von der Zentralbohrkrone abgestreift. Die Ringbohrkrone verbleibt dann im Bohrloch. Sie bewirkt allerdings nur eine geringfügige Einschnürung des Bohrlochdurchmessers, weil ihr Innendurchmesser nicht viel kleiner ist als der Innendurchmesser des Schutzrohrstranges.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist

lü vorgesehen, daß der Bohrstrang am rückwärtigen Ende mit einer drehenden ersten Antriebsvorrichtung verbunden ist, daß der Schutzrohrstrang am rückwärtigen Ende mir einer drehenden zweiten Antriebsvorrichtung verbunden ist, und daß beide Antriebsvorrichtungen relativ zueinander in Längsrichtung verfahrbar sind. Dies ermöglicht es, den Schutzrohrstrang aus mehreren miteinander verschraubten Schutzrohren herzustellen, wobei jeweils ein neues Schutzrohr angeschraubt werden kann, wenn der Schutzrohrstrang verlängert werden soll. Damit der Schutzrohrstrang von dem Drehantrieb gelöst wird, ist es erforderlich, den Schutzrohrstrang loszuschrauben. Hierdurch verlängert sich der Schutzrohrstrang und es besteht die Gefahr, daß die Ringbohrkrone von der Zentralbohrkrone abgestreift wird. Um dies zu verhindern, werden Schutzrohr und innerer Bohrstrang zunächst gemeinsam ein kurzes Stück zurückgezogen. Anschließend wird der innere Bohrstrang gegenüber dem Schutzrohrstrang vorgeschoben, so daß sich die Zentralbohrkrone von dem Ende des Schutzrohrstrangs entfernt.

Nunmehr kann der Schutzrohrstrang losgeschraubt v/erden, ohne daß die Gefahr des Abstreifens der Ringbohrkrone besteht. Anschließend kann ein weiteres Schutzrohr an den Schutzrohrstrang angeschraubt werden. Schließlich wird der innere Bohrstrang gegenüber dem Schutzrohr-

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strang wieder zurückgezogen, so daß beide Bohrkronen in Bezug auf das vordere Ende des Schutzrohrstranges die richtige Position einnehmen. Dann wird die gesamte Bohrvorrichtung vorgeschoben, bis beide Bohrkronen wieder Kontakt mit der Bohrlochsohle haben. Die Verwendung von relativ zueinander in Längsrichtung verschiebbaren Antriebsvorrichtungen ermöglicht somit das Bohren mit auf der Zentralbohrkrone befestigter Ringbohrkrone unter beliebiger Verlängerung des Schutzrobrstranges

und natürlich auch des inneren Bohrstranges. λ

Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung kann wahlweise entweder mit einem Außenhammer, der außerhalb des Bohrlochs angeordnet ist und auf das rückwärtige Ende des Bohrstranges schlägt, oder mit einem Tieflochhammer, § der im Zuge des Bohrstranges im inneren des Bohrlochs angeordnet ist, betrieben werden.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher | erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bohrvorrichtung mit Außenhammer, teilweise geschnitten,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des vorderen

Endes der Bohrvorrichtung nach Fig. 1 und
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Fig. 3 eine Seitenansicht einer Bohrvorrichtung mit Tieflochhammer, teilweise geschnitten.

Die Bohrvorrichtung nach Fig. 1 weist einen Bohrstrang

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10 aus zahlreichen miteinander verschraubten hohlen Bohrstangen auf. Der Bohrstrang 10 ist koaxial und mit radialem Abstand von dem Schutzrohrstrang 11 umgeben, der ebenfalls aus zahlreichen miteinander verschraubten Rohren besteht. Das rückwärtige Ende des Schutzrohrstranges 11 ist mit der Antriebsvorrichtung 12 verbunden, bei der es sich um einen Drehantrieb handelt. Der Bohrstrang 10 verläuft durch die Antriebsvorrichtung 12 hindurch und sein rückwärtiges Ende ist mit der Antriebsvorrichtung 13 verbunden, die aus einem Drehantrieb 14 und einem Schlagantrieb 15 besteht. Der Drehantrieb 14 dreht den inneren Bohrstrang 10 und der Schlagantrieb 15 übt axiale Schläge auf den Bohrstrang aus. Eeide Antriebsvorrichtungen 12 und 13 sind an einem Schlitten 16 befestigt, der in Längsrichtung des Bohrlochs verfahrbar ist und auf den eine (nicht dargertellte) Vorschubvorrichtung einwirkt, die auch die erforderliche Anpreßkraft zum Andrücken der Bohrkronen gegen die Bohrlochsohle aufbringt. Die Antriebsvorrichtung 12 ist am Schlitten 16 fest angebracht. Die Antriebsvorrichtung 13 ist dagegen auf dem Schlitten 16 in Längsrichtung verfahrbar. Zum Bewegen der Antriebsvorrichtung 13 dient die Kolben-Zylinder-Einheit 17, deren eines Ende am Schlitten 16 und deren anderes Ende an der Antriebseinrichtung 13 angelenkt ist. Durch Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit 17 wird die Antriebsvorrichtung 13 zusammen mit dem Bohrstrang 10 zurückbewegt, während die Antriebsvorrichtung 12 mit dem Schutzrohrstrang 11 in ihrer Stellung verbleibt.

Das vordere Ende des Bohrstrangs 10 ist in eine Gewindebohrung des Schaftes 18 der Zentralbohrkrone 20 eingeschraubt (Fig. 2). Der Schaft 18 hat lediglich die für die Gewindebohrung benötigte Länge. An seinem

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vorderen Ende befindet sich der Kopf 19, der gegenüber dem Schaft 18 verdickt ist. Der Kopf 19 weist angrenzend an den Schaft 18 einen zylindrischen Führungsbereich 19a auf, an dran sich nach vorne die kegelstumpfförmige Sitzfläche 19b anschließt. Die Arbeitsfläche 19c wird von der Stirnseite des Kopfes 19 gebildet. An dieser Arbeitsfläche 19c befinden sich zahlreiche Werkzeugelemente 21 in Form von Hartmetallköpfen.

Auf die konische Sitzfläche 19b ist die Rinybohrkrone 22 aufgeschoben. Diese Ringbohrkrone besteht aus einem Ring mit konischer Innenfläche 22a. Die Arbeitsfläche 22b am vorderen Ende der Ringbohrkrone 22 ist gegenüber der Arbeitsfläche 19c nur geringfügig zurückversetzt, und zwar um 1/3 bis 1/5 der Länge der Ringbohrkrone 22 bzw. um weniger als 1/4 der Länge des Kopfes 19.

Durch den hohlen Bohrstrang 10 hindurch wird das Spülmedium (Luft oder Flüssigkeit) zur Zentralbohrkrone 20 gedrückt. Die Zentralbohrkrone 20 weist Spülbohrungen

ί 23, 23a auf, die das Spülmedium zu der Arbeitsfläche

19c führen, wo es aus dem Kopfstück austritt. Am Umfang

der Ringbohrkrone 22 sind längslaufende Rückspülnuten

24 vorgesehen und in dem zylindrischen Führungsabschnitt 19a befinden sich ebenfalls längslaufende

' Rückspülnuten 25. Das Spülmedium gelangt durch die

Spülnuten 24, 25 in Richtung der dargestellten Pfeile in das Innere des Schutzrohrstranges 11. Man erkennt, daß der Weg den das Spülmtdium vom Verlassen des Kopfes 19 bis zum Eintritt in den Schutzrohrstrang zurücklegen muß, sehr kurz ist, so daß einerseits die Gefahr des Ausspülens des Bohrlochs bei sandigen Böden gering ist

₍. und andererseits ein wirksamer und gezielter Abtrans

port des Bohrguts von der Bohrlochsohle erfolgt. Das

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rückgespülte Spülmediüm wird zusammen mit dem Bohrgut aus einem Auswurfspülkopf 26, der an der Antriebsvorrichtung 12 angeordnet ist, ausgeworfen.

Bei Benutzung der Vorrichtung nach den Fign. 1 und 2 übt die Antriebsvorrichtung 13 Schläge und Drehkraft auf den Bohrstrang 10 aus, während die Antriebsvorrichtung 12 den Schutzrohrstrang 11 ausschließlich dreht. Je nach Bohrvortrieb können bei Bedarf zusatzliehe Rohre an den Bohrstrang 10 bzw. den Schutzrohrstrang 11 angesetzt werden. Wenn ein neues Schutzrohr angesetzt werden soll, v/erden zunächst beide Stränge 10 und 11 gemeinsam zurückgezogen, indem der Schlitten 16 zurückgefahren Wird. Dann wird durch die Kolben-Zylinder-Einheit 17 die Antriebsvorrichtung 13 an die Antriebsvorrichtung 12 herangefahren, so daß der Abstand der Ringbohrkrone 22 von dem Ende des Schutzrohrstranges 11 vergrößert wird. Dann kann der Schutzrohrstrang 11 an einer beliebigen Stelle aufgeschraubt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Ringbohrkrone 22 von dem Kopf 19 abgestreift wird.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich von demjenigen der Fign. 1 und 2 lediglich dadurch, daß die Schlagvorrichtung kein Außenhammer ist, sondern ein Tief lochhammer 27, der das Ende des inneren Bohrstranges 10 bildet und dem durch den Bohrstrang 1:0 hindurch, ein Druckmedium zugeführt wird. Der Schaft 18 der Zentralbohrkrone 20 weist Keilnuten 28 zürn Führen des Schaftes im Gehäuse des Tieflochhammers 27 auf. Der Tieflochhammer 27 übt mit einem (nicht dargestellten) Schlagkolben Schläge auf das rückwärtige Ende des Schaftes 18 aus. Das Antriebsmedium des Tieflochhammers

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27 verläßt diesen durch die Spülbohrung der Bohrkrone 20 hindurch. Das Rückspülen von der Bohrlochsohle erfolgt durch den Ringspalt zwischen dem Gehäuse des Tieflochhammers 27 und dem Schutzrohrstrang 11» 5

Die Antriebsvorrichtung 13 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel nur aus dem Drehantrieb 14. Der Schlagantrieb 15 des ersten Ausführungsbeispiels ist durch den Tieflochhammer 27 ersetzt worden. Im übrigen ent^ spricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Aus-^ führungsbeispiel, so daß eine nochmalige Erläuterung der weiteren Merkmale hier unterbleibt.

Claims

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1. Bohrvorrichtung mit einem aus hintereinandergesetzten hohlen Bohrstangen bestehenden Bohrstrang (10), einem den Bohrstrang (10) umgebenden Schutzrohrstrang (11), einer am vorderen Ende des Bohrstranges (10) angeordneten Zentralbohrkrone

(20) , die einen mit Schneidelementen (21) bestückten Kopf (19) und einen Schaft (18) zur Befestigung am Bohrstrang (10) aufweist, und mit einer Ringbohrkrone (22) , die außerhalb des Schutzrohrstranges (11) auf einer konischen Sitzfläche (19b) der Zentralbohrkrone (20) abgestützt ist,

dadurch gekennzeichnet,
daß die konische Sitzfläche (19b) an dem gegenüber dem Schaft (18) verdickt ausgebildetem Kopf (19) der Zentralbohrkrone (20) angeordnet ist, daß der Kopf (19) einen in den Schutzrohrstrang (11) hineinragenden Führungsbereich (19a) aufweist, dessen Durchmesser annähernd dem Innendurchmesser des Schutzrohrstranges (11) entspricht, und daß die vordere Arbeitsfläche (22b) der Ringbohrkrone (22) gegenüber der vorderen Arbeitsfläche (19c) der Zentralbohrkrone (20) nur geringfügig zurückversetzt ist.

2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrstrang (10) am rückwärtigen Ende mit einer drehenden ersten Antriebsvorrichtung (13) verbunden ist, daß der Sehutzrohrstrang (11) am rückwärtigen Ende mit einer drehenden

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zweiten Antriebsvorrichtung (12) verbunden ist und daß beide Antriebsvorrichtungen (12, 13) relativ zueinander in Längsrichtung verfahrbar sind.

3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebsvorrichtung (13) ein Drehschlagantrieb ist.

4. Bohrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Bohrstranges (10) ein Tieflochhaxnmer (27) angeordnet ist.

5. Bohrvorrichtimg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbereich

(19a) des Kopfes (19) am Umfang längslaufende Rückspülnuten (25) aufweist.

6. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringbohrkrone (22) am Umfang längslaufende Rückspülnuten (2^) aufweist.

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