AT129546B - Gesteinsbohrverfahren und Gesteinsbohrmaschine. - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Gesteinsbohrverfahren und eine hiezu dienende Bohrmaschine mit einem Paar oder einem Kranz von meissel-oder fräserartigen Werkzeugen, die mit grosser Geschwindigkeit in einer Kreisbahn umlaufen. 



   Das Bohrverfahren besteht nun erfindungsgemäss darin, dass sich ein meissel-oder fräserartiges Werkzeug, das in einer axialen Ebene des Bohrloches mit grosser Umlaufgeschwindigkeit kreist, durch Drehen der Kreisbahnebene in der Bohrlochachse in das Gestein einarbeitet, wobei der Bohrschmant, um das ständige Arbeiten möglich zu machen, von einem Spiilwasserstrahl durch ein Steigrohr über die   Meisselmaschine   in ein dauernd mit ihr verbundenes Sammelbecken gefördert wird, wo sieh der Schmant vom Spülwasser trennen kann und von wo er gleichfalls durch Spülwasser in einen zeitweise in das Bohrloch hinabgelassenen   Förderkorb   gehoben wird, mittels dessen er dann über Tag gefördert wird. 



   Während also der stetig anfallende Bohrschmant durch den stetig wirkenden Spülwasserstrahl fortlaufend vom Bohrlochgrund in das Sammelbecken über der Bohrmaschine gefördert wird, geschieht das Herausfördern aus dem Sammelbecken über Tage mittels des Förderkorbes in Zeitabschnitten, deren Dauer von dem Fassungsvermögen des Sammelbecken bestimmt wird. 



   Eine Vorrichtung zur   Durchführung   des Verfahrens ist in den Fig. 1 und 2 (2a, 2b) dargestellt. 



   Bei der Meisselmaschine sind zwischen rotierenden, auf einer Welle 1 sitzenden Hebeln 2 die Meissel 3 angeordnet, die durch Motoren 4 angetrieben in einer zur Welle 1 senkrechten Ebene rotieren. An Stelle eines einzigen Hebelpaares oder auch eines einzigen Hebels mit freitragender Welle 1 oder solchen Meisselzapfen kann auch ein Stern von Hebeln oder eine einfache oder   Doppelscheibe   treten, um eine grössere Anzahl von Meisselpaaren zur Wirkung zu bringen. 



   Die Meisselwelle 1 ist in einer Gabel 5 gelagert, die die Verlängerung der Rohrwelle 6 bildet, die in dem zu einer Lagertrommel 7 ausgebildeten und in dem kreisförmigen   Lagertragring   8 mit Stiitzlager 32 gelagert ist. Der das rotierende System bzw. dessen Lager 7 und 32 tragende Lagerring 8 besitzt an seinem Umfang mindestens drei durch Federn 9 nach aussen gepresste und gegebenenfalls einstellbare 
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 dargestellt, nur in einer, sondern besser in zwei möglichst weit auseinander liegenden Ebenen angeordnet werden. 



   Ausserdem sind zwecks tragfähiger Verklemmung des Lager-,   Trag-und Absehlussringes   an diesen (in der Zeichnung nur durch die Zylinder 53 angedeutet) gleichartige Klemmvorrichtungen angebracht, wie in allen anderen tragenden Ringen 35, 47. 



   Beiderseits der Rotationsebene der Meissel sind ein Druckspülrohr 11 und gegenüber ein Saugspülrohr 12 angeordnet, deren verbreiterte Mündungen sich beiderseits des Angriffspunktes der Meissel   möglichst   nahe an die   Bohrfläehe   13 anschmiegen. Bei grösseren Bohrmaschinen können an Stelle eines Paares von Spülrohren deren mehrere angeordnet sein. 



   Die Gabelrotation kann entweder durch Übersetzungelemente von den Antriebsmotoren 4 der Meissel, etwa von einem an dem Lagertragring 8 festsitzenden Zahnrad abgeleitet werden, oder sie kann, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, durch einen besonderen Motor 14 erfolgen, der über beliebige Übertragungselemente, z. B. Schnecken und Zahnräder 15-19 auf einen mit dem Kopf 21 der Hohlwelle 6 in fester Verbindung stehenden Zahnkranz 20 wirkt. 



   Der Rohrverteilung und Stromzuführung dient   zweckmässig   eine einerseits auf die   Trägergabel.   5, anderseits auf die Hohlwelle 6 aufgesetzte Verteilertrommel   21,   die gleichzeitig auch als Träger des 

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 Zahnkranzes 20 und der Stromabnehmer 22 dienen kann, von welchen der durch das Zuführungskabel 23 zugeführte Strom in das Anschlusskabel 24 der Motoren gelangt. 



   Das Spülrohr 11 mündet im Innern der Trommel 21 in eine becherartige und doppelwandige Erweiterung 25, in deren innere Becherwand das Druckrohr 26 von oben kommend, mündet. In das Druckrohr 26 mündet, am oberen Ende dichtend geführt, das von der Pumpe 28 kommende Druckrohr 27, während das Saugrohr 29 der Pumpe in die Wasserkammer 30 des Schmantspeichers 31 führt. 



   Die zwischen den Rohrleitungen und Wellen innerhalb der Lagertrommel 7 und der Verteilertrommel   21   befindlichen Hohlräume dienen als Speicher für den Schmierölvorrat der Bohrmaschine. 



   Das rotierende Bohrsystem samt Druck-und Saugrohr stützt sich der besseren Führung wegen ausser auf das Lager 6, mittels der Auflagerringe 32 auch auf den Lagertragring 8. Dieser ist, um dem Bohrfortschritt folgen zu können, mittels eines Doppelgetriebes an zwei doppelten Zahnstangen 33 aufgehängt, die an einem beispielsweise durch Klemmexzenter 34 im Bohrloch festgehaltenen Tragrahmen, dem Vorschubtragring 35 befestigt sind (Fig. 1, 2 und 3). 



   Das den Vorschub der Bohrmaschine bewirkende Getriebe ist in einem auf der Lagertrommel 7 festsitzenden Rahmen 36 beiderseits der Achse montiert und besteht beispielsweise aus je einem Paar von Schneckenrädern 37 mit Sperrädern 38 und an deren Achse sitzenden Zahnrädern 39, die, in die Zahnstangen 33 eingreifend, die eigentlich tragenden Elemente des Bohrmechanismus bilden. Der Antrieb des Vorschubgetriebes erfolgt beispielsweise durch eine durch das Schneckenrad 18 des   Gabelantriebes   bewegte Schnecke 40. Das untere Ende der Zahnstangen ist zu einem Sitz 41 der Zahnräder 39 verbreitert. 



  Sobald das Bohrsystem so tief herabgesunken ist, dass die Zahnräder 39 fast auf dem Sitz 41 aufsitzen, schlägt die obere Nase 42 eines etwa an dem Rahmen 36 befestigten Steuerstabes 43 auf eine etwa durch Federzug in der einen Endstellung festgehaltene   Hahnklinke 44,   die gleichzeitig durch Umsteuerung des aus einem Behälter kommenden Drucköls, die, z.

   B. durch hydraulische in den Zylindern 53 befindliche Kolben betätigten Exzenter 34 des Vorschubringes 35 und die (in der Figur nicht sichtbaren), dem gleichen Zwecke dienenden Exzenter des unteren Lagertragringes 8 so bewegen, dass der untere, das Bohrsystem tragende Ring 8 im Bohrloch festgehalten wird, während der obere Ring 35 nun dem Laufsinne des Gesperres 38 folgend, nach abwärts sinken kann, bis die zweite Nase 46 des Stabes 43 die Klinke 44 wieder in die entgegengesetzte Lage stösst, wodurch der untere Ring 8 wieder freigegeben wird, während der obere wieder festgeklemmt wird, so dass das Bohren von neuem beginnt. 



   Der durch den Injektor 25 nach oben geförderte Bohrschmant wird in einem Schmantbecken 31 angesammelt, das auf einem dritten Stützrahmen, dem Schmantbeckentragring 47 mit hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch betätigter Klemmvorrichtung, auf den Zeichnungen durch Zylinder 53 und Exzenter 48 dargestellt, oberhalb des Bohrmechanismus montiert ist. Dieser Schmantbehälter, bzw. dessen Träger, der Stützrahmen   47   wird in gleicher Weise wie der Tragrahmen 35 dem Bohlfortschritt entsprechend nachgerückt, indem etwa durch denselben oder einen zweiten Steuerstab 49 mit Nasen 50 und 51 die Steuerung 52 der die Exzenter 48 betätigende Mechanismen ausgelöst wird. 



   Der Schmantbehälter 31 besitzt in der Mitte ein Durchführungsrohr 54, um das sieh langsam drehende Saugrohr 6 durchzulassen. Dieses Saugrohr 6 ist am oberen Ende bei 55 glockenförmig gestaltet, um den von dem Spülwasser mitgeführten Bohrschmant in den Behälter 31 zu leiten. Zum Zwecke der Wiederverwendung des Spülwassers ist in den Behälter 31 ein Filter 56 eingebaut, der das Wasser in den äusseren Mantelraum des Sehmantbehälters durchlässt, von wo es durch das Saugrohr 29 wieder dem Spülkreislauf zugeführt wird, während der Bohrschmant sich innerhalb des Filters 56 ansammelt (Fig. 2 und 6).

   Ausser der zentralen Rohrdurchführung 54 geht exzentrisch noch eine kleinere Durchführung 57 durch den Sehmantbehälter, die der Durchführung des die elektrische Energie zuführenden Kabels 23 dient, das über die Aufhängebrille 59 in den Seilkopf 60 und von hier aus gemeinsam mit dem Drahtseil 62 über Tag führt. 



   Da das Sehmantbecken 31 mit Inhalt ein bedeutendes Gewicht besitzt, ist durch eine Dämpfung dafür gesorgt, dass das stufenweise   Nachrücken   in mässigem Tempo erfolgt. Diese Vorrichtung kann beispielsweise durch einen oder mehrere doppelwandige hydraulische Zylinder 63a und 63b erfolgen. 



  Der Boden des inneren Zylinders besitzt eine grössere Bohrung, die durch eine Ventilklappe 64 mit kleiner Bohrung geschlossen ist. Der im Innenzylinder angebrachte Kolben 65 ist durch seine Kolbenstange an dem darüber befindlichen Stützrahmen 47 des   Schmantbehälters   befestigt. Sinkt der Tragrahmen   35   nach abwärts, so kann die Flüssigkeit aus dem Raum zwischen den beiden Zylindern durch die Boden- öffnung mit   mässigem'Widerstand   dem im inneren Zylinder relativ nach aufwärts gehenden Kolben 65 folgen und bewirkt damit eine ausreichende Dämpfung für die   Nachrüekbewegung   des die Bohrmaschine tragenden Rahmens 35.

   Am Ende dieser Bewegung befindet sich der Kolben 65 am oberen Ende des Zylinders 63 ; erfolgt dann durch Feststellung des Tragrahmens 35 und Lösung des Stützrahmens 47 das Absinken dieses Rahmens mit seiner Last, so   schliesst   sich die Ventilklappe 64 und die Flüssigkeit kann unter dem Druck der belasteten Kolben 65 durch deren dünne Bohrung nur langsam in den Aussenzylinder entweichen, wodurch ein allmähliches Nachsinken des schweren   Schmantbehälters   gewährleistet ist. 



   Am oberen Rande des Innenzylinders 63a sind Bohrungen 64'angebracht, die etwa durch Undichtheiten des Kolbens 65 übergetretene Ölmengen wieder in den äusseren Ölraum   zurückleiten.   

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   Das oben offene   SC'hmantbecken 31   trägt auf einem Querträger die Pumpe 28 mit dem in die Druckleitung führenden Rohr 27 und ist, diese Bestandteile mit genügendem Spielraum für die axiale Bewegung der Sangrohrglocke 55 einschliessend durch eine bogenförmig sich nach oben verjüngende Kappe 66 abgeschlossen, die den Zweck hat, den Saugkorb 80   der Sehmantfördervorrichtung sieher   in die freie Öffnung des   Schmantbeckens   31 zu steuern (Fig. 2,4, und 7). Die Pumpe 28 ist zweckmässig als Kreiselpumpe ausgebildet. 
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 wegen mit mir in einer Ebene angeordneten Klemmvorrichtungen dargestellt, doch können auch zwei oder mehrere Reihen solcher Klemmvorrichtungen angeordnet werden, je nach der Festigkeit der durchbohrten Schicht und entsprechend dem von den Tragringen zu tragenden Gewicht. 



   Die Betätigung der   Klemmvorrichtungen,   die nicht, wie auf der Zeichnung dargestellt, aus Exzentern bestehen müssen, sondern durch jede beliebige Art solcher Tragelemente ersetzt werden können, kann direkt auf elektromagnetischem Wege oder durch pneumatisch oder hydraulisch betriebene Hilfsmittel erfolgen. Im letzteren Falle   wird etwa   ein unter Druck stehender Behälter 45a duren Rohrsystem und Pumpe mit einem unter   Aussendruck   stehenden Behälter 45b in Verbindung stehen, aus denen die Speisung der verschiedenen Schalt-und Hebevorrichtungen, gegebenenfalls auch der Meisselmotoren   ! 1.   erfolgt. 



   Die zusätaliche Rotation des um eine horizontale Achse rotierenden Meisselsystems um eine lotrechte Achse lässt es als vorteilhaft erscheinen, dass die   Meisselschneiden   in der   zusätzlichen Rotationsrichtung     schräg   gestellt sind (Fig. 2), so dass auch der seitlichen Bewegung der Meissel durch die sekundäre, d. i. der senkrecht zur Meisselrotation erfolgenden Bewegung Rechnung getragen ist, wodurch das seitliche Abdrängen der Meissel durch die   Spandicke   vermieden ist. 



   Als   Schmierölbehälter   können besondere Behälter oder in der Konstruktion ohnedies vorhandene Hohlräume dienen, wie etwa eine Erweiterung der Lagertrommel 7 und des Gabelkopfes   21 a,   während etwa die Gabelarme 5 als   Schmierölzuleitung   für die Motoren 4 der   Meisselmaschine   dienen können, deren 
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   Das Zutagefördern der Bohrmaschine ist nur zum Zwecke des Auswechselns stumpf gewordener Meissel nötig, weshalb es vorteilhaft ist, eine grössere Anzahl von Meisseln anzuwenden. 



   Das Gewicht des Schmantsammelbeckens   31,   seines Tragringes und der übrigen Bestandteile ist zum Teile erforderlich, um diese Bestandteile zum stufenweisen   Naehrüeken   zu bringen. Während das Seilgewieht über Tag vollständig ausbalanziert ist, um das stufen eise   Nachrücken   zu sichern, ist vom Gewicht der Vorrichtung nur jener Teil ausbalanciert, der für die Funktion des Nachrückens nicht erforderlich ist. 



   Ein wesentliches Kennzeichen des vorliegenden Bohrverfahrens ist durch die Methode der Schmantförderung gegeben, die einerseits durch die Ansammlung des Sehmantes einer grösseren Bohrlänge in einem mit der Bohrmaschine verbundenen Schmantsammelbecken   31,   anderseits durch die zeitweilige Entleerung dieses dauernd im Bohrloch verbleibenden Behälters mittels einer besonderen Schmantfördervorrichtung gekennzeichnet ist. 



   Diese   Sehmantförderungsvorrichtung   besteht gemäss Fig. 5 zunächst aus einer äusseren Blechhülle 67 und gegebenenfalls einem inneren Filterkessel 68 mit einer den Durchlauf des Tragkabels 62 der Bohrmaschine zulassenden zentralen Rohrdurchführung 69 und der durch Aufsitzen des Tellers 70 auf dem Teller 61 des Seilkopfes 60 in Funktion tretenden Fangvorrichtung, die beispielsweise aus durch Federzug 71 zusammengezogenen Scheren 72 und Rollen 73 bestehen, oder den Rahmen 35 und 47 entsprechend gebaut sein kann. 



   Der äussere Förderkessel 67 nimmt in seinem unterhalb des Filterkessels 68 gelegenen Teil einen   Spulwasservorrat ? aui,   der durch ein im tiefsten Punkte angeordnetes Ventil 74 in den   Schmantbehälter   entleert werden kann, das durch eine beispielsweise elektrische Vorrichtung 75 zu betätigen ist. Das Ansaugen des Bohrschmantes aus dem   Schmantbeeken   31 erfolgt mittels einer Doppelpumpe 77 durch ein Rohr 78 mit daran   schliessendem   Schlauch 79 und Saugkorb   80,   in den ein zweiter schwächerer Schlauch 81 mündet, der durch dieselbe Pumpe 77 und dem Rohr 82 Druckwasser aus dem Spülwasservorrat 83 des Förderkessels 67 zuführt, um den Schmant zu lockern und dadurch förderbar zu machen.

   Das geförderte Schmant-und Wassergemisch gelangt durch das Abflussrohr 84 der Pumpe 77 in den Filterkessel   68,   wo er sich am Grunde desselben ablagert, während das Spülwasser durch den Filter in den äusseren Kessel 67 sickert und den durch die Pumpe 77 und Rohr 82 abgesaugten Wasservorrat wieder ersetzt. Es kann jedoch auch ein glatter Austausch des im Schmantsammelbecken 31 angesammelten Schmantbreies in einem filterlosen Schmantförderkessel gegen von diesem in einer besonderen Kammer mitgeführten frischen Spülwassers erfolgen. 



   Die Hebung der   Sehmantförderungsvorrichtung   erfolgt durch ein Doppelseil   86,   das gleichzeitig der Stromzuführung für die Motoren des Förderkessels dienen kann und zu diesem Zwecke an der Brille 67 c elektrisch isoliert, befestigt ist. 



   Die Entleerung des Sehmantes 85 aus dem hochgezogenen   Förderkessel   67, 68 kann entweder 
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 durch eine etwa elektrisch   betätigte Vorrichtung 89   gehoben werden kann. Ein zweckmässig nach dem   erfahrungsgemässen   Spülwasserverbrauch einstellbares Überfallrohr 94 für das Spülwasser verhindert eine Überfüllung des Förderkessels mit Spülwasser. 



   Wie aus den Fig. 1, 2,3 und 5 ersichtlich ist, besitzen alle Teile der Bohrmaschine und der Schmantförderung einen etwas geringeren Durchmesser als das Bohrloch, denn die dem Festklemmen der einzelnen Tragrahmen dienenden Elemente können beim Heben der ganzen Maschine in das Innere der Rahmen zurückgezogen werden, bzw. nach dem Inneren ausweichen. Um die   beweglichen   Teile der Bohrmaschine vor Verschmutzung zu schützen, ist deshalb der den eigentlichen Bohrraum durch eine Vollscheibe 91 abschliessende Lagertragring 8 an seinem genügend breiten Borstenstreifen 92 versehen, der eine ausreichende Abdichtung der oberen Teile der Bohrmaschine gegen das im Bohrraum herumgeschleuderte
Schmantwasser bewirkt. 



   Der Spielraum zwischen Bohrloch uhd Bohrmaschine hat den Zweck, wenn erforderlich, jeweils nach entsprechendem Bohrfortschritt das Bohrloch mit einer gegebenenfalls wasserdichten Zementmörteloder Asphaltauskleidung zu versehen. 



   Die Wirkungsweise der beschriebenen Maschine ist nun folgende : Die Bohrmaschine gemäss Fig. 2 wird durch das Tragseil 62 bis nahe auf den Grund des Bohrloches herabgelassen und sodann die Klemmvorrichtungen elektrisch betätigt, worauf durch gleiche elektrische Einwirkung die Motoren 4 und 14 des Meisselsystems in Tätigkeit gesetzt werden. Die schnell rotierenden, in der Richtung der Querbewegung etwas   abgeschrägten   Meissel 3 üben infolge des langsameren Quer-und des noch langsameren axialen Vorschubes des Werkzeuges eine dem Fräsen   ähnliche Wirkung   auf das Gestein, so dass nur feiner Sand als Bohrschmant entsteht.

   Teils zur Kühlung des Meissels, teils wegen des Abtransportes des Bohrschmantes erfolgt die kräftige Spülung durch die in der zur Ebene der Meisselrotation senkrechten oder schrägen Ebene einander gegenüberliegenden   Spüldüsen   der Rohre 11 und 12. 



   Das für diese Spülung erforderliche Wasser wird durch die Pumpe 28 aus dem äusseren Schmantbehälter 30 angesaugt und durch das ruhende Druckrohr 27 und das sich mit der Maschine langsam drehende Druckrohr 26 mit grosser Geschwindigkeit in das   Druckspülrohr   11 einerseits und in den Injektorbecher 25 anderseits gepresst.

   Das aus der Düse des Druekspülrohres 11 mit grosser Geschwindigkeit austretende Druckwasser schleudert das den Bohrschmant enthaltende Spülwasser in die gegenüberliegende Düse des Saugspülrohres   12,   in das es durch die Wirkung des Injektors 25 auch noch durch Saugwirkung eingezogen und durch das Schmantsteigrohr 26 über dessen Glocke 55 in den Filterraum 56 des Schmantbeckens 31 befördert wird, wo das Wasser durch den Filter in den Raum 30   zurücksickert,   während der Schmant sieh im Filter ansammelt. 



   Durch die Bohrarbeit der Meissel und deren Vorschub sinkt die an den Zahnrädern 39 hängende eigentliche Bohrmaschine samt ihrem Rahmen 8 entlang den Zahnstangen 33 immer tiefer, während die übrigen Rahmen 35 und 47 an der Rohrwand festgeklemmt, in Ruhe verharren. Ist die Bohrmaschine am unteren Ende der Zahnstangen 33 angelangt, dann erfolgt durch die Steuerstäbe 43 bzw.

   49 in logischer Reihenfolge nacheinander die Auslösung der Klemmvorrichtungen der Rahmen   8,   35 und 47, so zwar, dass zuerst der den   Bohrmechanismus   tragende Rahmen   (S festgeklemmt, sodann   der Zahnstangenrahmen 35 freigegeben wird, so dass er, von dem nunmehr in der umgekehrten Richtung freilaufenden Gesperre nur wenig gehemmt, berabgleiten kann, bis die Hängeräder 39 am oberen Ende der Zahnstange angelangt sind und damit auch die Umsteuerung der Klemmvorrichtungen in dem Sinne erfolgt, dass nun der Vorschubtragring 35 wieder arretiert, sodann der Lagertragring 8 wieder freigegeben und endlich der das Schmantbecken tragende Rahmen 47 von der Bohrlochwand gelöst wird, so dass er mit dem Schmantbecken entgegen dem Druck der Dämpfungskolben 65, der Bewegung langsam folgen kann,

   bis der Steuerstab 49 durch die Nase 51 die Wiederverriegelung bewirkt. Das   Nachsinken   des Schmantbeckens 31 mit seinem Tragrahmen 47 erfolgt durch deren Eigengewicht, das nicht, wie das Tragseil 62 über Tag ausbalanziert ist. 



   Eine am besten an der Ausbalanzierung des Tragseiles über Tag angebrachte Messvorrichtung lässt den Bohrfortschritt und daraus das Mass der Füllung des Sehmantbeekens 31 erkennen. Sobald die Aufnahmefähigkeit des Schmantbeckens 31 erreicht ist, wird der Förderkessel herabgelassen und dessen Saugkorb 80 durch das   Steuerdaeh   66 des Schmantbeckens in dieses gesteuert, bis der Teller 70 der Fangvorrichtung des Förderkessels auf den Teller 61 des Seilkopfes 60 aufstösst und damit die Stellung des Förderkessels arretiert und dessen Doppelpumpe 77 in Tätigkeit setzt.

   Durch die heftige Wasserbewegung, die in der Umgebung des Saugkorbcs 80 durch das aus dem Druckschlauch M austretende Druckwasser entsteht, wird der Schmant im Spülwasser so dünn verteilt, dass das gebildete Schmantwasser durch das Saugrohr   78, 79 leicht angesaugt   und in den Förderkessel   befördert m   erden kann, dessen Filter den Schmant   zurückbehält, w ährend   das Wasser durch den Filter wieder in den   WasservolTatsbehälter   83 zurückgelangen kann.

   Der Förderkessel kann nach Aufnahme des Inhaltes des Sehmantbeekens sofort wieder aufgezogen und über Tag auf gleiche Weise oder durch Ventil 88 unter gleichzeitiger turbulenter   Durehspülung   des Schmantes entleert werden, oder er kann, ein Mehrfaches der Aufnahmefähigkeit des Schmantsammlers 31 besitzen, intermittierend arbeitend, so lange in der Tiefe bleiben, bis seine Kapazität erschöpft ist. Letztere Methode wird bei   sehr tiefen Bohrschächten angewendete erden,   um die bedeutenden Hubarbeiten zu vermindern. In diesem Falle braucht die Aufnahmefähigkeit des   Schmantsammlers 31   

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 nur so gross zu sein, dass er das während der Hin-und Herfahrt der Fördervorriehtung erbohrte Material aufzunehmen vermag. 



   In entsprechender Ausführung und Konstruktion kann dieses Bohrverfahren auch für horizontale Bohrung, etwa zur Herstellung von Stollen, Kanälen und Tunnels angewendet werden. 



   Dasselbe Bohrverfahren kann endlich auch zur bergmännischen Gewinnung von Kohle, Salzen, Gestein oder Erzen angewendet werden, wie dies in den Fig 8-12 dargestellt ist. 



   Zu diesem   Zm   ecke ist wieder das rotierende Meisselsystem mit Welle 1, Meisselträgern 2 und Meisseln 3 in einer Gabel 5 gelagert und durch Motoren   4   angetrieben, die hier   jedoch möglichst   nahe an den Aufhängepunkt 127 des Gabelträgers   herangerückt   sind, um das Gewichtsmoment in bezug auf diesen Punkt tunlichst zu verringern, wobei es konstruktiv in manchen Fällen auch   möglich   ist, die Motoren bis an den Drehpunkt oder darüber hinaus zu verlegen. Der Antrieb der Meissel erfolgt in diesem Falle also durch Vermittlung eines Getriebes 123. 



   Die Gabel   5   findet nach der von dem Meisselsystem abgewandten Seite ihre Fortsetzung in einer Schiebestange, die gemäss den Fig. 8,9 und 10 auch als hohle Schraube 124 ausgebildet sein kann, in die eine gegen Verdrehung geschützte Lenkstange 125 eingeschoben ist, an deren Ende oder auf der Lenkstange verschiebbar, sich ein Gegengewicht 153 und ein Handrad 126 zur Lenkung der Maschine befindet.

   Diese ist mit ihrer Schiebestange oder Schraube 124 in einem Rohrstück 127 gelagert, das durch Augen 128 und Pendelstangen 129, 130 mittels eines Gelenkes 131 an einem lotrechten Zapfen 132 aufgehängt ist, der in dem oberen Joch 133 eines aus ineinanderschiebbaren Rohren 134 und 135 bestehenden Stativs gelagert ist, dessen unteres Joch 136 zwecks Einspannung im Arbeitsstollen 137 eine   Schraubenspindel   mit Kurbel oder Handrad 139 und   Fusskralle   140 aufnimmt. Das obere Joch 133 trägt die Gegenkralle 141. 



   Zum Schutze des Arbeiter gegen das durch die Meissel losgeschlagene Material ist an der Gabel 5 ein Schutzblech 142 befestigt, das durch eine Öffnung 143 die Kühlung der Meissel durch das mittels Schlauch 144 und Düse 145 zugeführte Druckwasser gestattet. 



   Das Stativ ist beispielsweise durch Keile 146 und in beiden Rohren vorhandene Keilschlitze 147 in seiner Länge verstellbar. Auch die Aufhängependel sind durch Unterteilung in zwei Pendelstangen 129 und   130,   die mit Bohrungen 148 versehen und durch Bolzen 149 miteinander verbunden sind, in ihrer Länge veränderbar. Das in den Fig. 8,9 und 10 dargestellte Pendelparallelogramm kann natürlich auch durch andere Konstruktionen ersetzt werden, die eine leichte und verstellbare Aufhängung bilden, wie etwa nach Fig. 11 mittels zweier   Gelenkbügel 150   und eine diese verbindende und durch Handrad 151 zu bewegende Schraubenspindel 752 oder sonstige Mittel.

   An Stelle der nach allen Richtungen leicht beweglichen Pendel, können auch starre, aber die allseitige Bewegbarkeit gestattende Gelenksanordnungen für die Stützung der Lenkstange 124 angewendet   werden, etwa,   indem das Gelenkstück 127 in einem lotrechten Rahmen gelagert ist, der mit einem lotreehten, nur um seine Längsachse drehbar im Stativ montierten Ständer starr verbunden ist. Die Drehung der Meisselrotationsebene um die Lenkstange bewirkt dann, falls diese Lenkstange 124 und das Gelenk 127,   w   ie in den Fig. 8,9 und 10 dargestellt ist, als Schraube und Mutter gebaut sind, den langsamen Vorschub des Werkzeuges, der gegebenenfalls auch durch die Meisselmotoren oder einen besonderen motorisehen Antrieb erfolgen kann, während das seitliche und vertikale Schwenken der Bohreinrichtung durch Betätigung der Lenkstange erfolgt. 



   Die Arbeitsweise dieser Maschine ist nun   folgende : Die Meisselmaschine   als solche bearbeitet in der Richtung ihrer Rotationsebene nur eine Fläche von der Breite der Meissel 3. Durch die Bewegung des Gestänges   124,   125 bzw. des nach allen Richtungen beweglichen Pendels 129, 130 oder   150,   152 kann die Arbeitsbahn der Meissel nach allen Richtungen gewendet und nach Belieben mittels des Handrades 126 auch gedreht erden, so dass ganze Stollen oder auch nur schmale Flötzstreifen   ausgemeisselt werden   
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 andeutet. 



   Das vorliegende Prinzip von in   ZU   ei aufeinander senkrechten Ebenen kreisenden Steinbearbeitungselementen ist jedoch nicht bloss an die Verwendung von Ringmeissel gebunden, sondern kann auch auf   die Anw endung senkrecht oder schräg gegen das Gestein stossender Meissel ausgedehnt werden, wie die Fig. 13 und 14 zeigen. Zwischen zv. ei konzentrischen Rinden 157 und 158 ist eine einfache oder mehr-   fache Reihe von radialen, in bekannter Weise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetriebener, rasch vibrierender Stossmeissel 160 angeordnet.

   Dieser   Meisselkranz   rotiert in einer Ebene, angetrieben durch in einem Innenring   157   oder zu beiden Seiten angeordnete Motoren 161, die   Al   ie vorher von einer Gabel 5 getragen sind, an welche sich der übrige schon beschriebene   Mechanismus schliesst.   Die Rotation des Meisselsystems in seiner Ebene kann,   wie schon früher   erwähnt, auch von einem an der feststehenden   Tragringselieibe 8 angebrachten Zahnradluanz 162   mittels eines Getriebes 163, 164 abgeleitet werden, das gegen Eindringen von Schmantwasser durch ein Gehäuse 165 geschützt ist.

   Endlich können die Drehungen und der Vorschub durch eine   schräg   gegen die Radien geneigte   Meisselstellung- ? 66   bzw. durch die tangentiale   Rückstosskomponente der Meisselstellung 766 bzw. durch   die tangentiale Rückstosskomponente der Meissel selbst bewirkt werden.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Gesteinsbohrverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein meissel-oder fräserartiges Werkzeug, das in einer axialen Ebene des Bohrloches mit grosser Umlaufgeschwindigkeit kreist, durch Drehen der Kreisbahnebene in der Bohrlochachse in das Gestein einarbeitet, ein Spülwasserstrahl den entstandenen Bohrschmant vom Bohrlochgrunde durch ein Steigrohr über die Bohrmaschine in ein ständig mit ihr verbundenes Sammelbecken fördert, wo sich der Schmant wieder vom Spülwasser trennt, und von wo er EMI6.1 der ihn über Tag fördert, während das Sammelbecken, dem Vorschube der Bohrmaschine entsprechend, jedoch absatzweise nachsinkend, zur Aufnahme des ununterbrochen anfallenden Schmantes ständig im Bohrloche verbleibt.

   2. Gesteinsbohrmasehine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Meisselmaschine von einer Gabel (5) und einen daran anschliessenden, sich mittels eines StÜtzlagers (32) auf einen im Bohrloch axial geführten und gegenüber diesem gegen Verdrehung gesicherten Lagertragring stützende Welle (6) getragen wird und entweder von den Meisselmotoren (4) selbst oder von besonderen Motoren (14) direkt oder unter Vermittlung von Übertragungselementen angetrieben wird und eine langsame Drehung um die Bohrlochachse und gleichzeitig eine dem Bohrfortschritt entsprechende Bewegung parallel der Bohrlochachse erhält.

   3. Gesteinsbohrmasehine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine in der lotrechten Achse der Bohrmaschine eingebaute, von einer Kreiselpumpe (28) gespeiste und in ihrem unteren Teile (11) mit dem Meisselsystem mitrotierende Druckrohrleitung (26), deren Mündung seitlich der Meisselbahn und an deren tiefster Stelle gegenüber der Mündung einer Saugrohrleitung (12) zu dem Zwecke angeordnet ist, die Meissel zu kühlen und den durch den Bohrvorgang entstandenen Bohrschmant in den Schmantbehälter (31) zu fördern.

   4. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung einer in ihrem unteren Teile (12) mit dem Meisselsystem mitrotierende, in ihrem oberen Teile (6) die in der lotrechten Drehachse liegende Druckrohrleitung mantelförmig umgebende, an ihrem oberen Ende mit einer Überfallglocke (55) versehene Saugrohrleitung (6) zu dem Zwecke, das Schmantwasser von der Bohrlochsohle abzusaugen und in das Schmantsammelbecken (31) zu fördern.

   5. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den Einbau eines innerhalb EMI6.2 strömung.

   6. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen in den Sehmantwasserkreislauf innerhalb des Schmantbeckens (31) eingebauten grossflächigen Schmantfilter (56) zum Zwecke der fortlaufenden Wiederverwendung eines im Schmantbecken vorhandenen Wasservorrates.

   7. Gesteinsbohrmaschine nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kontinuierliche axiale Vorschub des Bohrmechanismus mit seinem Spülrohrsystem (6, 26) und seinem Lagertragring (8) dadurch bewirkt wird, dass dieses gegen die Verdrehung gegenüber der Bohrlochwand durch die achsenparallele Einstellung der durch eine Druckkraft an die Wandungen des Bohrschachtes angedrücken Führungsrollen (10) des Lagertragringes (8) geschützte, in der axialen Richtung dagegen bewegliche System an Tragvorrichtungen (33) eines darüber angeordneten Vorschubtragringes (35) aufgehängt ist, so dass es durch eine motorische Kraft gesteuert, entlang dieser Tragvorrichtung herabsinken kann, bis eine durch die Bewegung des Systems betätigte Steuerllinke (44)

   die Stufenvorrückung der gesamten Bohranlage bewirkt, wobei es gleichgültig ist, ob der kontinuierliche Bohrvorsehub durch ein Zahnrad-oder Schneckengetriebe, entlang von Zahnstangen oder Schraubenspindeln oder mittels hydraulischer Vorrichtungen reguliert wird.

   8. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenweise Nach- rüekung der ruhenden und tragenden Teile der im Bohrloch befindliehen Bohrmasehinerie dadurch erfolgt, dass deren kontinuierlich bewegter Teil nahe dem unteren Ende seiner regelmässigen axialen Vorschubbewegung durch diese eine Steuerldinke (44) betätigt, die zunächst mittels elektriseh, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch betätigter Klemmvorrichtungen (53) die Verankerung des das bewegliche System tragenden Lagertragringes und unmittelbar darauf in gleicher Weise die Lösung der Verankerung (34) des den Vorschubmechanismus tragenden Vorschubtragringes (35) bewirkt, der gebremst durch eine die Fallgeschwindigkeit vermindernde Vorrichtung (63a, 63b, 64, 65)

   nach abwärts sinkt und dadurch die Aufhängevorrichtung des Vorschubgetriebes gegenüber diesem wieder in die Anfangslage verschiebt und am Ende seiner Abwärtsbewegung auf gleiche Weise seine eigene Wiederverankerung und das Nachrücken des ober ihm befindlichen Sehmantbeckentragringes (47) mit dem Sehmantbecken (31) auslöst, das auf dieselbe Art am Ende seiner durch eine Bremsvor- EMI6.3 <Desc/Clms Page number 7> Zylinderraum verbindende Bohrung befindet, die durch eine auf der inneren Zylinderseite des Zylinder- bodens liegende, mit einer kleinen Bohrung versehene Ventilklappe (64) bei der gegen den Zylinderboden gerichteten Bewegung des Kolbens (65) geschlossen ist, so dass in dieser Bewegungsrichtung des Kolbens dieser einen grossen Dämpfungswiderstand erfährt,

   während die entgegengesetzte Bewegungriehtung infolge des öffnens der grossen Ventilbohrung des Bodens mit geringem Widerstand erfolgt, wobei durch Undichtheiten des Kolbens übergetretene Flüssigkeit durch nahe dem oberen Zylinderrand angebrachte Bohrungen (64) in den Aussenmantel zurückgelangen können, so dass Ölverluste vermieden werden.

   10. Gesteinsbohrmasehine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks günstigster Einstellung der für die richtige Funktion des stufenweisen Nachrückens erforderlichen Gewichtes des Schmantbeckens (31) über Tag ein beliebiger Teil des Gewichtes dieses Beckens und der Tragseillast durch Gegenzug ausbalanciert ist.

   11. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragringe (8, 35, 47) der Bohrmaschinerie und alle ihre Teile gegenüber der durch sie ausgebohrten Bohrlochwand einen der Dicke der nachfolgenden Bohrloehauskleidung entsprechenden Spielraum aufweisen bzw. innerhalb dieses Raumes zurückgezogen werden können, um die ungehinderte Durchfahrt der Bohrmaschine durch den ausgekleideten Bohrschacht zu sichern.

   12. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Spielraum des zu einer Vollscheibe (91) ausgebildeten Lagertragringes (8) durch einen an der äusseren Mantelfläche dieses Tragringes angebrachten, sich abdichtend gegen die Bohrloehwand legenden Borstenring gebildet ist, um die über diesem Abschluss liegenden Maschinenteile vor Verunreinigung durch im Bohrraum umhergeschleuderten Bohrschmant und Spülwasser zu schützen.

   13. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufnahme eines Spülwasservorrates und die Ansammlung des Schmantes einer längeren Bohrperiode oberhalb des Bohrmechanismus ein Schmantsammel-und Spülwasservorratsbecken (30, 31) angebracht ist, das durch eine zentrale Rohrdurchführung (54), die die mit der Bohrmaschine sich mitdrehende Saugrohrwelle (6) mit genügendem radialen Spielraum aufnimmt und zum Zwecke der Wiedergewinnung von durch geförderten Schmant verunreinigtem Spülwasser aus einem äusseren Blechmantel (31) und einem kleineren inneren Filtereinsatz (56) gebildet ist, der den durch das Saugsteigrohr (6) zugeführten Sehmant (76) zurückhält,

   während das ihn mitführende Spülwasser in die Spülwasserkammer (30) durchsiekert und durch ein Saugrohr (29), eine Pumpe (28) und eine Druckrohrleitung (27), die flüssigkeitsdicht, aber mit einem der Höhe eines Bohrhubes entsprechenden axialen Spielraum in der Druckspillleitung (26) geführt ist, wieder in den Spülkreislauf zurückgeleitet wird.

   14. Gesteinsbohrmasehine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schmantwasserüberfall (55) und die Pumpe (28) tragende, tunlichst schmale Brücke (31') des Sehmantbeekens durch ein nach oben sich bogenförmig verjüngendes, steiles Steuerdaeh (66) abgeschirmt ist, zu dem Zwecke, den Saugkorb (80) des Schmantförderkessels sicher in den oben offenen und von Bestandteilen freien Teil des Schmantbeckens zu steuern.

   15. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Bohrmaschine tragende Seil (62) in seinem Inneren geschützt, das Stromzuführungskabel (58) mit sich führt, das über eine die Spannung des Tragseiles aufnehmende Brille (59) und vom Zug entlastet durch ein Rohr (57) des Sehmantbeckens zu den Stromnehmeringen (22) der Bohrmaschinenwelle geführt ist, die mit dem Verbindungskabel (24) der Meisselmotoren (4) verbunden sind. EMI7.1 ansammelt, von wo es über Tag entleert werden kann.

   17. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung des Schmantes aus dem Bohrloch eine Sehmantfördervorriehtung (67) mit einem zentralen Leitrohr (60) für das Aufzugseil (62) der Bohrmaschine vorgesehen ist, so dass die Schmantförderung ohne Störung des Bohrvorganges erfolgen kann.

   18. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sehmantförder- vorrichtung (67) eine eigene Pumpanlage, bestehend aus einer Pumpe (77), deren Ausflussrohr (84) in den Förderkessel mündet und einer bei Arbeitsstellung der Fördervorrichtung bis auf den Boden des Schmantberkenfilters (56) der Bohrmaschine versenkbaren ; flexiblen Saugrohrleitung (79).

   19. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitspumpe (77) der Sehmanifördervorrichtung einen zweiten Kreislauf von reinem Spülwasser betreibt, dessen flexibles Druckrohr (81) nahe der Mündung des Sehmantsaugrohres (79), zweckmässig mit dieser durch einen Saugkorb (80) verbunden, mündet, zu dem Zwecke, den im Schmantbeckenfilter (56) abgelagerten, relativ wasserarmen Schmant aufzulockern und mit Spülwasser zu mischen, dass er leicht förderbar wird. <Desc/Clms Page number 8>

   20. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmantfördervorrichtung in ihrem unteren Teil einen Vorrat (83) reinen Spülwassers mit sich führt, das nach Entleerung des Schmantes (76) aus dem Sammelbecken (56) durch Öffnung eines Ventils (74) in die Wasserkammer (30) entleert werden kann.

   21. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmantförderkessel (67) einen Filtereinsatz (68) enthält, der den unteren Teil (83) des Förderkessels als Spülwasserkammer freilassend den Zweck hat, den Schmant zurückzuhalten, das Spülwasser aber in möglichst reinem Zustande in die Wasserkammer (83) zurückfliessen zu lassen, um an Spülwasser und dadurch an Förderlast zu sparen.

   22. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmantförderkessel eine eigene Fangvorrichtung besitzt, die durch Zusammentreffen auslösende Elemente ri'0, 61) der Fördereinrichtung und der Bohreinrichtung in Funktion gesetzt, die Last der Fördereinrichtung aufnimmt.

   23. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung des Schmantförderkessels (67) über Tag, entweder durch ein am Boden des Kessels angebrachtes Ventil (74), oder durch eine der Entleerungsvorrichtung (77 bis 82) für das Schmantsammelbecken gleichartige Vorrichtung erfolgt.

   24. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung und Stromzuführung für die Schmantfördervorrichtung durch ein Doppelseil (86) erfolgt, das an einer EMI8.1 zeichnet, dass ein rotierendes Meisselsystem (1, 2, 3, 4) in einem um seine Längsachse drehbaren, in seiner Länge veränderbaren und nach allen Richtungen schwenkbaren Pendel (129, 130, 131 bzw. 150, 152) gelagert ist und dass das Pendel in einem an den umgebenden Wänden in beliebiger Lage einspannbaren und in seiner Einspannweite einstellbaren Gerüst aufgehängt ist.

   26. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung der Lenkstange (124) durch ein gegebenenfalls als Schraubenmutter ausgebildetes und drehbares in das Pendel eingehängtes Rohrstück (12y) erfolgt.

   27. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutze des Arbeiters gegen abgesplittertes Gestein in der Ebene der Meisselrotation gegen den Arbeiter zu ein Schutzschirm (142) vorgesehen ist, der zweckmässig an dem das Meisselsystem tragenden Gabelkopf (6) angebracht ist so dass er stets in der seinem Zweeke entsprechenden Lage verbleibt.

   28. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Meissel mittels einer zweckmässig durch eine abgeschirmte Öffnung (143) des Sehutzschildes (142) hindurchgeführte und an diesem befestigte Spritzdüse (165) oder Brause mit Wasser gekühlt werden.

   29. Abgeänderte Ausführungsform der Gesteinsbohrmasehine nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass als unmittelbar am Gestein arbeitendes Element an Stelle der freischwingenden Meissel in einer oder mehreren parallelen Ebenen in annähernd radialer Richtung wirkende, rasch vibrierende Stossmeissel vorgesehen sind.

   30. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Stossmeissel zur radialen Richtung in gleichem Sinne geneigt angeordnet sind, so dass die Tangentialkomponente des Meisselrückstosses das für die Rotation des Meisselkranzes nötige Drehmoment und gegebenenfalls auch die Kraft für die Querrotation und den Vorschub liefern.