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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlagoder Drehschlagbohren, von Bohrlöchern, umfassend eine Bohrkrone, welche aus einem zentralen Innenteil und einem lösbar damit gekoppelten, den Innenteil ringförmig umgebenden Aussenteil besteht, wobei eine lösbare Kopplung zwischen dem zentralen Innenteil und dem ringförmigen Teil der Bohrkrone durch wenigstens zwei an einer der zueinander gewandten Umfangsflächen des Innenteils und des Aussenteils angeordnete Vorsprünge und jeweils damit zusammenwirkende, komplementäre Ausnehmungen an der anderen Umfangsfläche des Innenteils oder des Aussenteils gebildet ist.
Derartige Vorrichtungen zum Bohren von Bohrlöchern mit einer mehrteiligen Bohrkrone, welche im wesentlichen aus einem zentralen Innenteil bzw. einer Pilotbohrkrone und einem lösbar damit gekoppelten Aussenteil bzw. einer Ringbohrkrone bestehen, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, wobei beispielsweise auf die AT-B 390 303, die WO 95/34740 oder die WO 94/12760 verwiesen werden kann. Bei diesen bekannten Ausführungsformen erfolgt eine gegenseitige Arretierung des zentralen Innenteils sowie des den Innenteil ringförmig umgebenden Aussenteils der Bohrkrone über aufwendige und teilweise schwierig aufeinander abstimmbare Kopplungs- und Verriegelungselemente, welche insbesondere bei der bekannten Ausbildung gemäss der WO 94/12760 eine Vielzahl von miteinander koppelbaren Einzelteilen erfordert.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist weiters der GB-A 1 068 638 zu entnehmen, wobei nach Art eines Bajonettverschlusses eine Verbindung der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone erfolgt, wobei jedoch eine Mehrzahl von Auflageflächen zur Übertragung der Schlagenergie erforderlich ist, an weichen jeweils Energieverluste zu erwarten sind. Nachteilig bei diesen bekannten Konstruktionen ist allgemein die Tatsache, dass bei den eingesetzten, aufwendigen Konstruktionen eine genaue Abstimmung der Einzelteile mit geringen Toleranzen erforderlich ist, wodurch sich gegebenenfalls Nachteile im Zusammenhang mit einem üblicherweise nach Durchführung des Bohrvorganges gewünschten Lösen zumindest des zentralen Innenteils vom ringförmigen Aussenteil ergeben können.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine Ausführung zu Verfügung zu stellen, mit welcher eine Verkürzung der gesamten Bohrdauer im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen erzielbar ist, wobei nicht nur auf eine Verkürzung der für das eigentliche Bohren erforderlichen Zeit, sondern insgesamt auf eine Verkürzung der gesamten Bohrdauer, insbesondere durch raschen Abtransport des abgebauten Materials und gegebenenfalls erforderlichen Umrüstzeiten, abgezielt wird.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist die erfindungsgemässe Vorrichtung ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem ringförmigen Aussenteil über Kopplungselemente gekoppelte, zentrale Innenteil der Bohrkrone wenigstens eine Austrittsöffnung zum Einbringen eines Fluids in den vor der Bohrkrone liegenden Raum aufweist und dass die Bohrkrone mit wenigstens einer Durchbrechung zum Durchtritt des Fluids mit abgebautem Material in einen hinter der Abbaufläche der Bohrkrone liegenden Bereich ausgebildet ist. Durch die erfindungsgemäss vorgesehenen Austrittsöffnungen und Durchbrechungen lässt sich als ein wesentlicher Faktor im Zusammenhang mit einer Erhöhung der Abbauleistung ein wirkungsvoller Abtransport des abgebauten Materials erzielen.
Hiebei muss darauf geachtet werden, dass abgebautes bzw. teilweise zerkleinertes Material möglichst rasch aus dem Raum unmittelbar vor der Bohrkrone entfernt wird, um nicht bei weiterer Betätigung der Bohrkrone lediglich ein Zerkleinern von bereits abgebautem Material anstelle eines Lösens von weiterem festem Material zu ergeben, wofür erfindungsgemäss die Bohrkrone wenigstens eine Austrittsöffnung zum Einbringen eines Fluids in den vor der Bohrkrone liegenden Raum und wenigstens eine Durchbrechung zum Durchtritt des Fluids mit abgebautem Material in einen hinter der Abbaufläche der Bohrkrone liegenden Bereich aufweist. Derart lässt sich abgebautes Material unmittelbar in einen hinter der Abbaufläche der Bohrkrone liegenden Bereich abtransportieren.
Während bei bekannten Ausführungsformen das abgebaute Material im wesentlichen im Inneren eines Hüllrohres oder des Bohrgestänges aus dem Bohrloch ausgebracht wird, ergeben sich insbesondere bei engen Zwischenräumen zwischen dem Aussenumfang eines Hüllrohres und der Bohrlochwandung, welche allgemein im Sinne einer Optimierung bzw. Verringerung der gesamten Bohrlochfläche anzustreben sind, gegebenenfalls Probleme beim Einbringen des Hüllrohres, welche in weiterer Folge zu einer Verlängerung der gesamten Bohrdauer führen können.
In diesem
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Zusammenhang wird gemäss einer weiters bevorzugte Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Bohrkrone und/oder ein Hüllrohr wenigstens eine Ausnehmung oder Durchbrechung zum wenigstens teilweisen Ausbringen des Fluids mit dem abgebauten Material in den zwischen dem Hüllrohr und der Bohrlochwandung liegenden Zwischenraum aufweist. Durch das wenigstens teilweise Ausbringen des Fluids mit dem abgebauten Material in dem zwischen dem Hüllrohr und der Bohrlochwandung liegenden, ringförmigen Zwischenraum ergibt sich ein Schmiereffekt durch das Fluid sowie das körnige, abgebaute Material, sodass ein im wesentlichen reibungsfreies Einbringen des Hüllrohres unterstützt wird.
Zur weiteren Unterstützung des Ausbringens des abgebauten Materials wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass die Bohrkrone in einem hinter der Abbaufläche liegenden Bereich mit einer zusätzlichen Austrittsöffnung für das Fluid ausgebildet ist, wobei diese zusätzliche Austrittsöffnung in Richtung weg von der Abbaufläche der Bohrkrone mündet, wobei durch eine derartige zusätzliche Austrittsöffnung für das Fluid ein Impuls in Richtung eines ungehinderten bzw. möglichst raschen Ausbringens des abgebauten Materials gemeinsam mit dem Fluid aus dem Bereich der Bohrkrone eingebracht wird.
Um trotzdem eine ausreichende Menge des Fluids in den unmittelbar vor der Bohrkrone liegenden Raum zum Abtransport des abgebauten Materials einbringen zu können, wird in diesem Zusammenhang bevorzugt vorgeschlagen, dass die Querschnittsfläche der zusätzlichen Austrittsöffnung maximal 30 %, vorzugsweise etwa 10 - 15 %, der Querschnittsfläche der in den Bereich vor der Abbaufläche der Bohrkrone mündenden Austrittsöffnung für das Fluid beträgt.
Neben einem raschen und wirkungsvollen Abtransport des abgebauten Materials ist für eine Verkürzung bzw. Optimierung der Bohrdauer weiters eine Verkürzung bzw. Vereinfachung von Umrüstvorgängen ein wesentlicher Gesichtspunkt. In diesem Zusammenhang wird gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung vorgeschlagen, dass die Kopplungsvorsprünge zur lösbaren Kopplung zwischen dem zentralen Innenteil und dem ringförmigen Teil der Bohrkrone vorragend vom Innenumfang des ringförmigen Innenumfangs des ringförmigen Aussenteils ausgebildet sind, welche mit komplementären Kopplungsausnehmungen am Aussenumfang des zentralen Innenteils zusammenwirken, wobei jede Ausnehmung aus einem im wesentlichen in Richtung der Achse verlaufenden und einem im wesentlichen normal darauf stehenden,
sich über einen Teilbereich des Umfangs erstreckenden und in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt besteht. Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Kopplungselemente, welche einerseits aus an einer der Umfangsflächen des Innenteils und des Aussenteils angeordneten Vorsprüngen und andererseits mit diesen Vorsprüngen zusammenwirkenden, komplementären Ausnehmungen gebildet sind, wobei für die Ausnehmungen darüberhinaus erfindungsgemäss eine spezielle Konfiguration vorgeschlagen wird, ist eine zuverlässige Kopplung zwischen den einzelnen Teilen der Bohrkrone im Betriebszustand gewährleistet.
Weiters lässt sich durch die einfach unter Aufnahme der während des Bohrvorganges auftretenden, grossen Beanspruchungen auch entspre- chend robust ausbildbaren Kopplungselemente nach Fertigstellung des Bohrloches bzw. bei erforderlichen Umrüstarbeiten eine einfache und zeitsparende Trennung der einzelnen Elemente der Bohrkrone erzielen, sodass insgesamt eine Verkürzung der gesamten, für die Herstellung eines Bohrloches erforderlichen Zeit gegenüber bekannten Ausführungsformen erzielbar ist.
Für eine besonders einfache und dennoch präzise Fertigung wird gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass jeweils drei Kopplungsvorsprünge und-ausnehmungen insbesondere gleichmässig verteilt über den Umfang der zueinander gewandten Umfangsflächen des Innenteils und des Aussenteils vorgesehen sind. Für den Fall einer gleichmässigen Verteilung der Kopplungsvorsprünge und-ausnehmungen über den Umfang der miteinander zusammenwirkenden Umfangsflächen lässt sich eine entsprechend einfache und sichere Positionierung des Innenteils und des Aussenteils der Bohrkrone erzielen.
Falls die Kopplungsvorsprünge und - ausnehmungen nicht gleichmässig über den Umfang verteilt angeordnet sind, kann dies einfach zur Berücksichtigung von gegebenenfalls bestehenden Asymmetrien im Anschlagbild oder dgl herangezogen werden, um eine gewünschte, relative Positionierung zwischen dem Innenteil und dem Aussenteil zu erzielen.
Um ein leichtes Einführen bzw. Trennen des Innenteils bzw. der Pilotbohrkrone vom ringförmigen Aussenteil bzw. der Ringbohrkrone zu ermöglichen und dennoch in gekoppeltem Zustand bzw. in Betriebszustand eine sichere Anlage der Einzelelemente der Bohrkrone aneinander zu ermögli-
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chen, welche auch zur Übertragung der während des Bohrvorganges auftretenden Kräfte bzw.
Beanspruchungen wesentlich ist, wird darüberhinaus vorgeschlagen, dass die Kopplungsvorsprünge und die Kopplungsausnehmungen in ihrem in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt wenigstens teilweise mit aufeinander abgestimmten, geneigt zueinander verlaufenden Oberfiächenberei- chen ausgebildet sind, welche in vollständig gekoppeltem Zustand der Teile der Bohrkrone einen im wesentlichen spielfreien Sitz zwischen dem Innenteil und dem Aussenteil ergeben, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung entspricht.
Für die Aufrechterhaltung des Kopplungszustandes bei Ermöglichung eines leichten Eintrittes der Kopplungsvorsprünge in die entsprechenden Kopplungsausnehmungen wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Kopplungsvorsprünge in einem Endbereich mit einer insbesondere elastischen Erhebung ausgebildet sind, welche in vollständig gekoppeltem Zustand der Teile der Bohrkrone in einem abgesetzten Bereich der zugehörigen jeweiligen Kopplungsausnehmung angeordnet ist.
Für ein einfaches Lösen des zentralen Innenteils bzw. der Pilotbohrkrone vom ringförmigen Aussenteil der Bohrkrone, beispielsweise nach Abschluss des Bohrvorganges, ist gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der ringförmige Aussenteil an seiner von der Abbaufläche abgewandten Stirnfläche mit wenigstens einer Ausnehmung oder einem Fortsatz ausgebildet ist, welche (r) mit einem komplementären Fortsatz bzw. einer Ausnehmung eines daran anschliessenden Hüllrohres bzw. Schlagschuhes zusammenwirkt.
Durch einen derartigen Fortsatz sowie eine komplementäre Ausnehmung kann ein im wesentlichen ortsfester Anschlag zum Lösen der Einzelteile der Bohrkrone voneinander zur Verfügung gestellt werden, sodass zur Durchführung der Bohrarbeiten eine entsprechend feste Kopplung bzw. ein entsprechend fester Sitz zwischen dem zentralen Innenteil und dem ringförmigen Aussenteil aufrechterhalten werden kann.
Da während des Bohrvorganges damit zu rechnen ist, dass abgebautes Material bzw. Bohrklein in den Bereich der Ausnehmungen an der Rückseite der Ringbohrkrone sowie des daran anschlie- ssenden Hüllrohres bzw. des Schlagschuhs eintritt, da während des Bohrvorganges das Hüllrohr bzw. der Schlagschuh nicht unmittelbar an der Bohrkrone bzw. insbesondere der dem ringförmigen Aussenteil der Bohrkrone anliegt, wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Höhe des Fortsatzes in Richtung der Achse der Bohrkrone geringer ist als die Tiefe der damit zusammenwirkenden Ausnehmung, wobei zumindest die Ausnehmung einen im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt und einen unter einem spitzen Winkel daran anschliessenden, geneigten Abschnitt aufweist, sodass durch die unterschiedliche Tiefe bzw.
Erstreckung des Fortsatzes sowie der komplementären Ausnehmung in Richtung der Achse der Bohrkrone ein ausreichendes Spiel zur Aufnahme eines geringen Anteils von gegebenenfalls vorhandenem, abgebautem Material in diesem Bereich vorhanden ist.
Wie bereits oben erörtert, zielt die erfindungsgemässe Vorrichtung insbesondere auf eine Verkürzung der Gesamtdauer für die Herstellung eines Bohrloches ab, wobei in diesem Zusammenhang darüberhinaus vorgeschlagen wird, dass auf dem ringförmigen Aussenteil der Bohrkrone vorgesehene Abbauwerkzeuge einen wirksamen Aussendurchmesser des Bohrloches definieren, weicher die Aussenabmessungen eines Hüllrohres um wenigstens 3 %, vorzugsweise etwa 8 - 12 %, übersteigt, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung entspricht.
Derart wird sichergestellt, dass ein ungehindertes Einbringen des Hüllrohres in das Bohrloch ermöglicht wird und dass somit beim Einbringen des Hüllrohres in das Bohrloch keine Verzögerungen des Bohrvorganges zu erwarten sind, sodass sich dies ingesamt positiv auf die Verkürzung der Gesamtdauer zur Herstellung eines Bohrloches auswirkt.
Neben einem ungehinderten Einbringen des Hüllrohres in das Bohrloch durch entsprechende Anordnung der Abbauwerkzeuge zur Erzielung eines wirksamen Aussendurchmessers des Bohrloches ist darüberhinaus bevorzugt vorgesehen, dass die Abbauwerkzeuge des ringförmigen Aussenteils der Bohrkrone derart angeordnet sind, dass das durch sie ausgebildete Anschlagbild des Bohrloches in Richtung zum zentralen Innenteil der Bohrkrone im wesentlichen dem Innendurchmesser des Hüllrohres bzw. eines damit gekoppelten Schlagschuhes entspricht, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Aussendurchmesser des zentralen Innenteils der Bohrkrone geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Hüllrohres bzw. eines damit gekoppelten und mit dem Aussenteil zusammenwirkenden Schlagschuhes.
insgesamt lässt sich durch diese Abstimmung der für die Ausbildung des Bohrloches gewählten Fläche des ringförmigen Aussenteils bzw. der Ring-
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bohrkrone relativ zur Abbaufläche des zentralen Innenteils bzw. der Pilotbohrkrone sicherstellen, dass im Sinne einer Optimierung der Bohrleistung und somit im Sinne einer Optimierung bzw.
Verkürzung der zur Herstellung eines Bohrloches erforderlichen Zeit die Fläche des zentralen Innenteils der Bohrkrone möglichst gross im Vergleich zur Fläche der aussenliegenden Ringbohrkrone gewählt werden kann. Eine relative Vergrösserung der Fläche des zentralen Innenteils der Bohrkrone relativ zum diesen Innenteil umgebenden, ringförmigen Aussenteil trägt zu einer Erhöhung der Abbauleistung bzw.
Bohrleistung insbesondere dadurch bei, dass durch den zentralen Innenteil die für die Ausbildung des Bohrloches erforderlichen Kräfte im wesentlichen direkt im Sinne einer Verkleinerung des abzubauenden Materials eingebracht werden können, während im Bereich der Kopplungsstelle zwischen dem zentralen Innenteil und dem ringförmigen Aussenteil trotz der erfindungsgemäss vorgesehenen, spielfreien Kopplung dennoch bei der Übertragung der Kräfte Verluste auftreten, welche zu einer verringerten Abbauleistung der Ringbohrkrone gegen- über dem zentralen Innenteil bzw. der Pilotbohrkrone führen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen : Fig. 1 teilweise im Schnitt eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Bohren ; Fig. 2 in vergrössertem Massstab wiederum teilweise im Schnitt eine Ansicht des zentralen Innenteils der Bohrkrone der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Bohren ; Fig. 3 eine Stirnansicht des zentralen Innenteils der Bohrkrone gemäss Fig. 2 ; Fig. 4 in einer zu Fig. 3 ähnlichen Darstellung eine Stirnansicht des ringförmigen Aussenteils der Bohrkrone ; Fig. 5 eine teilweise Schnittansicht durch den ringförmigen Aussenteil der Bohrkrone ; Fig. 6 eine Detailansicht eines Teils einer Kopplungsausnehmung an dem zentralen Innenteil der Bohrkrone ;
Fig. 7 in nochmals vergrössertem Massstab eine weitere Detailansicht eines Teils des Kopplungelementes an dem zentralen Innenteil der Bohrkrone ; Fig. 8 in einer Fig. 7 entsprechenden Darstellung eine Detailansicht des Kopplungselementes am ringförmigen Aussenteil der Bohrkrone ; Fig. 9 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt durch einen mit der Ringbohrkrone beim Lösen der Pilotbohrkrone zusammenwirkenden Schlagschuh ; und Fig. 10 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine Seitenansicht teilweise im Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Bohren.
In Fig. 1 ist allgemein mit 1 eine Vorrichtung zum Bohren eines schematisch mit 2 angedeuteten Bohrloches bezeichnet, wobei die Vorrichtung aus einer geteilten Bohrkrone besteht, welche einen zentralen Innenteil bzw. eine Pilotbohrkrone 3 sowie einen den zentralen Innenteil ringförmig umgebenden Aussenteil bzw. eine Ringbohrkrone 4 aufweist. Sowohl die Pilotbohrkrone 3 als auch die Ringbohrkrone 4 weisen entsprechende Abbauwerkzeuge auf, welche schematisch mit 5 angedeutet sind. In den Bereich unmittelbar vor der Pilotbohrkrone bzw. dem zentralen Innenteil 3 mündet wenigstens eine Austrittsöffnung 6 für ein Fluid zum Abtransport des abgebauten Materials.
Das ausgebrachte Fluid wird gemeinsam mit abgebautem Material durch eine schematisch mit 7 angedeutete Öffnung in einen Bereich hinter der Abbaufläche bzw. den Abbauwerkzeugen 5 des zentralen Innenteils der Bohrkrone ausgebracht und in weiterer Folge durch ein zwischen einem Hüllrohr 8 und einem Bohrgestänge 9 definierten Freiraum abtransportiert. Zur Unterstützung des Abtransports des Fluids mündet in einem hinteren Bereich eine weitere Austrittsöffnung 10, über welche ebenfalls Fluid ausgebracht wird, sodass dem Fluid zusätzlich ein Impuls in Richtung des Abtransports vermittelt wird.
An den rückwärtigen Teil des ringförmigen Aussenteils bzw. der Ringbohrkrone 4 schliesst, wie dies in weiterer Folge noch näher erläutert werden wird, ein Schlagschuh 11 an, welcher unmittelbar mit dem Hüllrohr 8 gekoppelt ist. Weiters ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass zwischen dem Bohrgestänge bzw. der Koppelstange 9 und dem Hüllrohr 8 in gewissen Abständen Führungsmuffen 12 für eine im wesentlichen zentrische Positionierung des Bohrgestänges 9 vorgesehen sind.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Abbauwerkzeuge 5 an der Ringbohrkrone 4 derart angeordnet, dass sie einen wirksamen Aussendurchmesser des Bohrloches 2 definieren, welcher die Aussenabmessungen des Hüllrohres 8 zu einem geringen Prozentsatz, beispielsweise etwa 5 bis
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10 %, übersteigt, um ein ordnungsgemässes Eindringen des Hullrohres 8 zu ermöglichen. Durch einen derartigen Freiraum wird eine Reibung zwischen der Bohrlochwand und dem Hüllrohr 8 vermieden, sodass auch mit sehr dünnwandigen Hüllrohre 8 das Auslangen gefunden werden kann, da übermässige Beschädigungen des Hüllrohres nicht zu erwarten sind.
In Fig. 1 ist bereits schematisch angedeutet, dass zur Kopplung des zentralen Innenteils 3 und des ringförmigen Aussenteils 4 der Bohrkrone ein entsprechendes Ineinandergreifen der Einzelteile 3 und 4 erfolgt, wie dies unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren deutlich ersichtlich werden wird.
Fig. 2 ist in vergrössertem Massstab der zentrale Innenteil bzw. die Pilotbohrkrone 3 dargestellt, wobei die Bezugszeichen der Fig 1 für gleiche Bauteile beibehalten wurden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Pilotbohrkrone wenigstens teilweise mit einer In radialer Richtung verlaufenden Ausnehmung 13 ausgebildet ist, in welche ein entsprechendes Kopplungselement des ringförmigen Aussenteils 4 eingreift. Weiters ist aus Fig. 2 ersichtlich, dass die Pilotbohrkrone 3 mit einem Anschlag 14 im von der Abbaufläche abgewandten Bereich versehen ist, wobei dieser Anschlag 14 mit dem in Fig. 1 ersichtlichen Schlagschuh 11 zusammenwirkt, wobei der Schlagschuh 11 während des Bohrvorganges im wesentlichen für eine sichere Mitnahme des daran anschliessenden, gegebenenfalls dünnwandigen Hüllrohres 8 dient.
In den Fig. 3 und 4, welche jeweils Stirnansichten des zentralen Innenteils bzw. der P) iotbohr- krone 3 als auch des ringförmigen Aussenteils bzw. der Ringbohrkrone 4 darstellen, sind die Kopplungselemente für eine sichere Verbindung zwischen den Elementen 3 und 4 während des Bohrvorganges, welche ein nachträgliches Entfernen der Pilotbohrkrone 3 nach Fertigstellung des Bohrvorganges entsprechend lösbar, im Detail dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Pilotbohrkrone 3 zusätzlich in Richtung der Längsachse der Bohrkrone verlaufende Ausnehmungen 15 aufweist, welche jeweils in die im wesentlichen normal darauf stehenden und somit entlang des Umfanges verlaufenden Ausnehmungen 13 übergehen, welche in Fig. 2 bereits mit 13 bezeichnet wurden, wobei eine dieser Ausnehmungen 13 in der teilweisen Schnittdarstellung gemäss Flg. 3 ersichtlich ist.
Komplementär zu den Kopplungsausnehmungen 13 und 15 an der Pilotbohrkrone 3 ist die Ringbohrkrone 4 mit entsprechenden Kopplungsvorsprünge 16 ausgebildet, welche in den Ausnehmungen 15 in Richtung der Achse der Bohrkrone verschiebbar sind, worauf nach der translatorischen Bewegung durch eine Drehbewegung eine sichere Verriegelung und Verankerung der Pilotbohrkrone 3 in dem ringförmigen Aussenteil 4 ermöglicht wird.
Wie dies noch näher im Detail aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich wird, ist darüberhinaus jeder der Kopplungsvorsprünge 16 am Innenumfang der Ringbohrkrone 4 mit einem abgeschrägten Teilbereich 17 ausgebildet, wobei zusätzlich in einem Endbereich der Kopplungsvorsprünge 16 jeweils eine zusätzliche, insbesondere elastische Erhebung 18 vorgesehen ist, welche eine sichere Verankerung in zusammengebautem Zustand der Bohrkrone ermöglicht.
Bei der Darstellung gemäss Fig. 5 ist schematisch nochmals die Ausbildung eines Kopplungvorsprunges 16 am Innenumfang der Ringbohrkrone 4 im Detail dargestellt.
Aus der Detailansicht gemäss Fig. 6 ist ersichtlich, dass auch die im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Kopplungsausnehmungen 13 an der lediglich teilweise dargestellten Ringbohrkrone 4 mit Oberflächenabschnitten 13', 13"und 13'"jeweils unterschiedlicher Neigung ausgebildet sind, um ein einfaches Einbringen der Kopplungsvorsprünge 16 der Ringbohrkrone 4 als auch eine sichere und spielfreie Verriegelung zu ermöglichen.
Bei den Detailansichten gemäss den Fig. 7 und 8, wobei Fig 7 eine Seitenansicht auf den Bereich einer in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmung 13 und Fig. 8 eine Seitenansicht auf einen der Kopplungsvorsprünge 16 darstellt, ist wiederum ersichtlich, dass sowohl die Ausnehmung 13 als auch die Oberflächen der Kopplungsvorsprung 16 jeweils mit zueinander geneigten Seitenflächen bzw. gegeneinander abgesetzten Bereichen ausgebildet sind, wobei jeweils schematisch mit 18 die Erhebung an einem der Kopplungsvorsprünge 16 sowohl in Fig. 8 als auch strichliert mit 18'in Fig. 7 in gekoppeltem Zustand dargestellt ist, wobei in Fig. 7 das Kopplungselement der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist.
In zusammengebautem Zustand der Teile 3 und 4 der Bohrkrone ist die Kopplung zwischen der Pilotbohrkrone 3 und der Ringbohrkrone 4 ausreichend fest, um beispielsweise für eine Verlängerung des Bohrgestänges ein Lösen einzelner Bohrgestängeteile voneinander, weiche beispielsweise durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind, zu ermöglichen, ohne dass
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gleichzeitig die Kopplung zwischen der Ringbohrkrone 4 und der Pilotbohrkrone 3 gelöst wird. Weiters ergibt sich durch die teilweise abgeschrägten Oberflächenbereiche sowohl der Kopplungbzw. Führungsnuten 13 an der Pilotbohrkrone 3 als auch der Kopplungsvorsprünge 16 in gekoppeltem Zustand ein spielfreier Sitz zwischen den Teilen 3 und 4 der Bohrkrone, sodass auch die erforderlichen Kräfte ohne weiteres übertragen werden können.
Weiters ist ersichtlich, dass die relativen Bemassungen zwischen der Pilotbohrkrone 3 und der Ringbohrkrone 4 so getroffen sind, dass die Pilotbohrkrone 3 eine relativ zur Ringbohrkrone 4 maximale Fläche aufweist, um das Abbauergebnis bzw. die Bohrleistung entsprechend zu maximieren. In diesem Sinne sind auch die an der Pilotbohrkrone 3 vorgesehenen Abbauwerkzeuge derart positioniert, dass sie sowohl auf die Innenkonturen des ringförmigen Aussenteils bzw. der Ringbohrkrone 4 als auch den Innendurchmesser des daran anschliessenden Schlagschuhs 11 sowie des Hüllrohrs 8 derart angepasst sind, dass sie ein in weiterer Folge erforderliches Entfernen der Pilotbohrkrone 3 mit geringstmöglichem Spiel aus der Ringbohrkrone 4 nach einem Lösen der Kopplungselemente ermöglicht.
Wie oben angedeutet, ist die Kopplung zwischen der Ringbohrkrone 4 und der Pilotbohrkrone 3 über die Kopplungselemente 13,15 und 16 ausreichend hoch, um nicht irrtümlich beispielsweise bei einem Wechsel bzw. einer Verlängerung des Bohrgestänges gelöst zu werden. Für eine Lösung der Pilotbohrkrone 3 vom ringförmigen Aussenteil wird so vorgegangen, dass die Pilotbohrkrone 3 in Richtung des Bohrgestänges 9 geringfügig aus dem Bohrloch angehoben wird, wodurch die Rückseite des ringförmigen Aussenteils 4 in Anlage an die entsprechende Stirnfläche des Schlagschuhes 11 gelangt, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Hiebei weist die Ringbohrkrone 4, wie dies insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, wenigstens einen entsprechenden Fortsatz 19 an ihrer von den Abbauwerkzeugen 5 abgewandten Rückseite auf, welche bei einem Anheben der Bohrkrone 3,4 entgegen der Vortriebsrichtung und einem gegebenenfalls erforderlichen Verdrehen mit einer entsprechenden Ausnehmung 20 an der Stirnseite des Schlagschuhes 11 zusammenwirkt, wie dies in Fig. 9 ersichtlich ist.
Die Ausnehmung 20 am Schlagschuh 11 weist einen geneigten Teilbereich 20'sowie einen im wesentlichen normal auf die Achse der Bohrvorrichtung 20" verlaufenden Teilbereich auf, sodass bei einem Verdrehen der Bohrkronenelemente 3 und 4 der Fortsatz 19 an der Rückseite der Ringbohrkrone 4 in Anlage an die Endfläche 21 der Ausnehmung 20 des Schlagschuhs 11 gelangt und somit ein weiteres Verdrehen der Ringbohrkrone 4 relativ zum Schlagschuh vermieden wird.
Durch weiteres verdrehen der Pilotbohrkrone 3 erfolgt somit eine Bewegung der Kopplungsvorsprünge 16 in den in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmungen 13 am Aussenumfang der Pilotbohrkrone 3, bis die Kopplungsvorsprünge 16 in den Bereich der in Längsrichtung verlaufenden Ausnehmungen 15 gelangen, worauf in weiterer Folge die Pilotbohrkrone 3 aus der Ringbohrkrone 4 entfernt werden kann und gemeinsam mit dem Bohrgestänge 9 aus dem Bohrloch 2 entfernt werden kann, wobei sich durch die einfache Kopplung sehr kurze Umrüstzeiten im Sinne einer Verringerung der gesamten Bohrdauer ergeben.
Die Tiefe der Ausnehmung 20 an der vorderen Stirnfläche des Schlagschuhs 11 ist grösser als die Abmessungen des Fortsatzes 19 an der Rückseite der Ringbohrkrone 4, sodass selbst bei einem Eindringen von abgebautem Material in den Bereich der Ausnehmung 20 eine sichere Aufnahme des Fortsatzes bzw. der gleichmässig über den Umfang verteilten Fortsätze 19 in entsprechenden Ausnehmungen 20 erfolgt, um ein Lösen der Pilotbohrkrone 3 von der Ringbohrkrone 4 und ein nachfolgendes Ausbringen derselben zu ermöglichen.
In Fig. 10 ist eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Bohren dargestellt, wobei wiederum ein zentraler Innenteil bzw. eine Pilotbohrkrone 3 in einem ringförmigen Aussenteil bzw. einer Ringbohrkrone 4 gelagert ist. Ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 erfolgt über wenigstens einen Öffnung 6 ein Ausbringen eines Fluids in den Bereich vor den Abbauwerkzeugen 5 der Pilotbohrkrone 3, worauf in weiterer Folge wiederum durch eine Öffnung 7 das Fluid mit abgebautem Material in einen hinter der Abbaufläche liegenden Bereich für einen weiteren Abtransport zwischen dem Bohrgestänge 9 und dem wiederum mit 8 bezeichneten Hüllrohr vorgesehen ist.
Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform ist jedoch in einem Bereich unmittelbar hinter der Ringbohrkrone 4 wenigstens eine zusätzliche Durchtrittsöffnung 22 vorgesehen, über welche ein Teil des Fluids mit abgebautem Material in den zwischen dem Bohrloch 2 und dem Aussenumfang des Hüllrohres 8 vorgesehenen Freiraum gelangt, wie dies durch die einzelnen Pfeile schematisch angedeutet ist. Weiters ist auch der Ausbildung gemäss Fig. 10 eine zusätzliche Austrittsöffnung 10 vorgesehen, welche dem innerhalb des Hüllrohres 8 verlaufenden Strom des
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Fluids mit abgebautem Material einen entsprechenden zusätzlichen Impuls verleiht.
Dadurch, dass in der Ausbildung gemäss Fig. 10 wenigstens ein Teil des Fluids mit abgebautem Material in dem ausserhalb des Hüllrohres 8 liegenden Ringraum ausgebracht wird, erfolgt nach Art einer Schmierung die Möglichkeit eines reibungsfreien Einbringens des Hüllrohres 8, wodurch ebenfalls eine Minimierung der Bohrdauer unterstützt wird. Hiebei genügt es, wenn lediglich ein geringer Anteil des Fluids mit abgebautem Material an der Aussenseite des Hüllrohres 8 ausgebracht wird, da wie bei der vorangehenden Ausführungsform die Position der Abbauwerkzeuge 5 wiederum derart gewählt wird, dass zur Minimierung der Querschnittsfläche des Bohrloches 2 ein möglichst geringes Spiel bzw. Übermass zwischen den Aussenabmessungen des Hüllrohres 8 und der tatsächlichen Bohrloch-Innenwand vorgesehen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Bohrlöchern, umfassend eine Bohrkrone, welche aus einem zentralen Innenteil und einem lösbar damit gekoppelten, den Innenteil ringförmig umgebenden Aussenteil besteht, wobei eine lösbare
Kopplung zwischen dem zentralen Innenteil und dem ringförmigen Teil der Bohrkrone durch wenigstens zwei an einer der zueinander gewandten Umfangsflächen des Innenteils und des Aussenteils angeordnete Vorsprünge und jeweils damit zusammenwirkende, komplementäre Ausnehmungen an der anderen Umfangsfläche des Innenteils oder des
Aussenteils gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem ringförmigen Aussenteil (4) über Kopplungselemente (13,15, 16) gekoppelte, zentrale Innenteil (3) der Bohrkrone wenigstens eine Austrittsöffnung (6)
zum Einbringen eines Fluids in den vor der Bohrkrone liegenden Raum aufweist und dass die Bohrkrone mit wenigstens einer Durchbrechung (7) zum Durchtritt des Fluids mit abgebautem Material in einen hinter der Abbaufläche der
Bohrkrone liegenden Bereich ausgebildet ist.