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Abteuf Vorrichtung.
Es sind bereits Abteufvorrichtungen bekannt, bei denen ein ober Tags befindlicher Motor durch Vermittlung einer Rohrsäule das in das Bohrloch eingesenkte Bohrwerkzeug antreibt, die gestatten,
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bzw. das neue Werkzeug durch die Säule vor Ort zu bringen.
Die Erfindung betrifft nun insofern eine fortschrittliche Ausbildung derartiger Abteufvorrich- tungen, als ihr zufolge der feststehende Teil eines hydraulischen Motors, etwa einer Turbine. deren umlaufender Teil direkt ein sich drehendes Bohrwerkzeug antreibt, mit einem Absatz am Ende der an einer Drehung gehinderten Rohrsäule in einer, eine gegenseitige Verdrehung ausschliessenden und gleichzeitig abdichtenden Verbindung steht. Das Antriebs-und Spülwasser wird dem Motor oder der Turbine durch die Rohrsäule, in der der Motor sitzt, selbst zugeführt, durchströmt den letzteren und fliesst nach bewirkter Spülung, mit dem Bohrschmaud vermischt, durch das Bohrloch nach aufwärts ab.
Die Erfindung gestattet nun, falls ein Emporziehen des Werkzeuges notwendig ist, dieses mit dem Motor zusammen durch die Rohrsäule ohne Abbau derselben aufwärts zu ziehen.
Die Erfindung sieht weiterhin die Verwendung eines hydraulischen oder mechanischen zur Regelung des Apparatedruekes auf die Sohle dienenden Druckreglers vor, welcher zwischen dem Motor und dem Bohrapparat eingeschaltet ist und durch welchen, bei zunehmendem Widerstand der Sohle, das Vordringen pro Zeiteinheit verhältnismässig verringert wird, um die konstante Kraft des Motors auszunutzen und das Bremsen desselben zu verhüten.
Die Zeichnungen zeigen in mehr oder weniger schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. l ist eine Gesamtansieht, welche die Röhrensäule in vertikalem Aufriss, teilweise im Schnitt darstellt.
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werkzeug in Arbeitsstellung sowie dessen Motor, welcher in der Besehreibung als Turbine bezeichnet werden soll.
Fig. 3 und 4 zeigen Druckregler in axialem Schnitt in zwei verschiedenen Ausführungsformen.
Eine hermetisch abgedichtete Röhrensäule, welche selbstverständlich in verschiedene, sich ineinander einfügende Längen unterteilt ist, wird vermittels irgendwelcher geeigneten Vorrichtung 2, an dem in vertikaler Richtung beweglichen Haken 3 einer Kabelwinde 4, deren Kabel sich auf der
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Kompressor g gelieferte Presswasser versehen ist. Im unteren Rohrteil 1' der Säule ist eine Ansatzfläehe vorgesehen, deren Oberteil mit Zähnen, Zacken oder irgendweleher andern geeigneten Einspannungsvorrichtung versehen ist.
Auf dieser Ansatzfläche sitzt das Gehäuse einer hydraulischen Turbine M, dessen Unterteil eben-
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Einhängende mit dem Turbinengehäuse 10 durch ein Verbindungsstück 7. 3 und eine metallische Schieberstange 14 verbunden ist, kann durch die Trommel der Winde 12 betätigt werden ; in der in Fig. 1 dargestellten Lage sitzt die Turbine auf ihrer Stützplatte auf und das Kabel ist dementsprechend lose ; dies Kabel dringt durch ein dicht abschliessendes Loch oder durch eine in der Kappe 7 vorgesehene Stopfbüchse.
Die Drehwelle 15 der Turbine 10 trägt den Bohrblork 16 mit Führungsspitze 17 sowie die Werk- zeuge 18, 18', welche nach unten um einen Bolzen 19 abklappbar sind ; die Ausgestaltung des Bohrapparates sowie dessen Teile sind derart bemessen, um ihren Durchgang durch den verringerten Durchmesser der Ansatzfläche 9 ohne Schwierigkeit zu gestatten, aus welchem Grunde die Sehneideapparate 18, 18'nach unten umklappbar sind, während dieselben gegen etwaige aufwärtige Schwungbewegung durch eine oder mehrere Anschlagflächen 20 gesichert sind.
Die Arbeitsweise des Apparates ist nachstehend näher beschrieben. Nachdem die Röhrensäule in Stellung ist, wird die Turbine 10 zusammen mit dem Bohrapparat 16-18 in das Säuleninnere bis zu dem durch den Ansatz 9 verringerten Durchmesser eingelassen, so dass sieh dieselbe auf diesen Ansatz aufsetzt und in dessen Verzahnung eingreift. Die Verschlusskappe 7 wird nunmehr aufgesetzt und die Durchgangsöffnung des Kabels 11 dicht abgeschlossen, worauf die Druckpumpe 9, welche das Wasser aus dem Klärbehälter 21 ansaugt und in die Säule 1 abdrückt, in Betrieb gesetzt wird.
Die unter Druck stehende Flüssigkeit treibt die Turbine an und betätigt durch deren Vermittlung das Bohrwerkzeug-M-7 ; das im Unterteil der Säule entweichende Wasser steigt unter Mitreissung der Schlammteile in der Pfeilrichtung zutage und kehrt durch den Kanal 22 nach dem Klärbehälter 21 zurück.
Das durch die Führungsspitze 17 zentrierte Bohrwerkzeug dringt, dem Abbau des Bodens ent- sprechend, durch die hohe Umdrehungszahl der Werkzeuge 18 schrittweise vor. Nach erfolgter Vertiefung des Bohrloches wird die Rohrsäule durch Ansatz eines weiteren Rohrteiles in bekannter Weise verlängert. Zum Abbau des Werkzeuges braucht man bloss die Turbine durch das durch die Öffnung der Kappe 7 führende Kabel 11 hochzuheben (dieser Vorgang bildet das wesentliche Kennzeichen der Vorrichtung) ; der Bohrblock hebt sich mit der Turbine und die Werkzeuge 18 und 18'klappen zusammen, um ihren Durchgang durch den Ansatz 9, welcher zu diesem Zwecke in seinem unteren Teil 9' konisch ausgebildet ist, zu ermöglichen.
Eine Eigenart der Erfindung liegt in der grossen Drehgeschwindigkeit des Bohrwerkzeuges mit geringem Druck desselben gegen den Boden. Um eine Druckregelung des Bohrwerkzeuges gegen den Boden zu erzielen, wird zweckmässig zwischen Block 16 und Welle 15 des Motors (Turbine od. dgl.) ein Druckregler R irgendwelcher geeigneter Bauart eingeschaltet.
Fig. 3 stellt einen derartigen mechanischen Druckregler im Schnitt dar. Wie oben besehrieben bezeichnet l'den unteren Rohrteil der Röhrensäule, welcher das Turbinengehäuse 10 in den Zapfen seines Ansatzes 9 trägt ; zwischen der Turbinenwelle 15 und dem Bohrbloek 16 mit den Sehneidewerk- zeugen 18, 18'ist ein mit dem Block 16 ein Ganzes bildendes Reglungsgehäuse 21 eingebaut, welches im Innern etwa 450 Steigung aufweisende Schraubengänge 22 besitzt, in welchen sich eine, mit der Welle 15 ein Ganzes bildende Schraube 23 verstellt. Auf der Muffe 21 sitzt ein Führungsstück 24, welches die
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beschrieben wird.
Eine Feder 27 ist zwischen dem mit dem Bohrblock verbundenen Führungsstück 24 und einem Ansatz auf der Motorwelle 15 vorgesehen.
Wie ersichtlich, ist der Apparat im Gleichgewicht und die Schraube 23 nimmt die in der Figur dargestellte Lage ein, solange die den Werkzeugen entgegenwirkende Widerstandskraft die für normalen Betrieb des Motors festgelegte Grenze nicht übersteigt. Bei Zunahme des entgegenwirkenden Widerstandes verringert sich die Umdrehungsgeschwindigkeit des Bohrwerkzeuges in gewissen Grenzen und diese zeitweilig auftretende Schwankung der Winkelgeschwindigkeit verursacht ein geringes Ansteigen der Muffe 21 und des Bohrapparates. Auf diese Weise stellt sich eine der jeweiligen Bodenbeschaffenheit entsprechende Gleichgewichtsstellung her, wodurch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors unverändert bleibt.
Wenn der Widerstand so gross wird, dass das Bohrwerkzeug plötzlich versagt oder für längere Zeit stillgesetzt wird, so steigt die Muffe 21 und ihr Oberteil ? dringt in den verengten Durchlass 26 im unteren Rohrteil l'ein und versperrt den Wasserdurchlass. Der Wasserdruck in der Säule wird durch diesen Vorgang erhöht und zeigt auf der Oberfläche die Stillsetzung der Werkzeuge im Sehachte an ; dieser Drucküberschuss könnte übrigens ausgenutzt werden, um vermittels eines Servomotors die Winde automatisch zu betätigen.
Fig. 4 zeigt in schematischer Weise die Einrichtung eines hydrostatischen Druekreglers, welcher den gleichen Zweck wie der eben beschriebene Druckregler verfolgt. 1 bezeichnet den Rohrteil mit Motor, z. B. eine Turbine, deren Gehäuse schematisch unter 10 dargestellt ist. 29 stellt, ebenfalls schematisch, einen Verteiler bekannter Art dar, welcher zwischen dem Druckwassereintritt (Pfeil f) und der Turbine eingeschaltet ist. Durch diesen Verteiler wird die Wassereintrittsmenge verringert, wenn die Tourenzahl des Motors bei gesteigertem Widerstand abnimmt ; die eintretende Wassermenge wird zu-
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Der Regulatorkörper oder Zylinder 21', welcher mit dem Bohrblock 16 verschraubt ist und mit der Welle 15' unverdrehbar verbunden ist, kann in seiner Längsrichtung vermittels irgendwelcher geeigneten Vorrichtung, z. B. durch einen langen Keil verschoben werden, die Welle 1. 5' besitzt in diesem Falle einen zentralen Kanal. 30, welcher unter dem Druck des Speisewassers des Motors 10 jenseits des Verteilers 29 steht. Das innere Ende der Welle Ja'trägt einen von Kanälen durchbohrten Kolben 32, so dass der im Kanal 30 vorherschende Druck das Gesamtgewicht des Zylinders 21'und des Bohrblockes 16 sowie den durch die Werkzeuge auf den Boden ausgeübten Druck (ohne Berücksichtigung der Reibungen) ins Gleichgewicht bringt.
Unter diesen Bedingungen wird in normalem Betrieb der Bohrapparat unter praktisch gleichbleibender Geschwindigkeit durch den Motor angetrieben und dringt fortschreitend in das Terrain ein. Bei Zunahme des Widerstandes des Terrains, d. h. bei Überschreitung des für normalen Betrieb festgelegten Widerstandes, nimmt die Drehgeschwindigkeit des Motors ab, der Verteiler oder Regulator 2. 9 stellt sich dem Wasserdurchfluss entgegen und der jenseitige Druck, d. h. der Druck im Kanal 30 steigt, wodurch der Körper 21' und das mit demselben verbundene Bohrwerkzeug angehoben wird. Diese Druckzunahme wird gleichzeitig auf die Oberfläche übertragen und zeigt somit die auf dem Schachtboden vorherrschenden Verhältnisse an.
Dieser Überdruck kann durch einen Servomotormechanismus automatisch auf die Hängevorriehtung wirken, um gewünschtenfalls den Stillstand, die Verbesserung oder Abänderung des Arbeitsvorganges herbeizuführen.
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Turbine, der Stillstand des Motors den Verschluss des Flüssigkeitsdurchlasses nicht selbst bewerkstelligt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Abteufvorriuchtung mit ein Bohrwerkzeus : antreibendem hydraulischem Motor (beispielsweise einer Turbine), der auf der Schachtsohle auf einem Absatz (9) der zur Zufuhr des Spülwassers dienenden Rohrsäule (1) sitzt und aus dieser Rohrsäule an einem Tragorgan (11) herausgezogen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil eines hydraulischen Motors (10), dessen umlaufender
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gehinderten Rohrsäule in einer eine gegenseitige Verdrehung aussehliessenden und gleichzeitig abdichtenden Verbindung steht.