<Desc/Clms Page number 1>
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlagoder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch gebildet wird und ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Hüllrohr in das Bohrloch eingebracht wird, sowie auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch bildet und ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Hüllrohr in das Bohrloch einbringbar ist.
Im Zusammenhang mit der Herstellung von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, insbesondere durch ein Schlag- oder Drehschlagbohren, sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt, wobei allgemein eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch ausbildet und ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Hüllrohr in das Bohrloch eingebracht wird. Im Zusammenhang mit dem Einbringen eines Hüllrohrs in das Bohrloch, welches beispielsweise in weiterer Folge ein Auskleidungsrohr darstellt, ist es einerseits bekannt, das Hüllrohr durch eine entsprechende Kopplung mit der Bohrkrone oder einem damit verbundenen Schlagschuh durch eine Zugbeanspruchung in das Innere des Bohrlochs einzubringen.
Für eine derartige Zugmitnahme eines Bohrloches ist Voraussetzung, dass das Hüllrohr entsprechend dünn bzw. leicht ausgebildet ist, um nicht eine übermässige Beanspruchung bzw. Belastung beim Einbringen des Hüllrohrs in das Innere des Bohrlochs zu ergeben. Alternativ ist bekannt, ein Hüllrohr bzw. Mantelrohr durch eine Schlagbeanspruchung auf das aus dem Bohrloch vorragende Ende getrennt von der Bohrkrone in das Innere des Bohrlochs einzubringen. Darüber hinaus sind Ausführungsformen bekannt, bei welchen die gesamte Bohrarbeit bzw. der gesamte Bohrvortrieb durch eine Schlagbeanspruchung auf ein entsprechend massiv ausgebildetes Mantelrohr auf die Bohrkrone übertragen wird.
Während ein lediglich auf Zug beanspruchtes, entsprechend dünnwandiges Hüllrohr insbesondere Vorteile durch eine entsprechend geringere Krafteinbringung zum Einbringen des Hüllrohrs mit sich bringt, ist bei einem derartig dünnwandigen Hüllrohr oftmals nachteilig, dass ein zielgenaues Bohren aufgrund der geringen Festigkeit des Hüllrohrs nicht möglich wird. Demgegen- über ist bei entsprechend massiv ausgebildeten Mantelrohren nachteilig, dass sie eine grosse Reibbeanspruchung an den Umfangswänden des herzustellenden Bohrlochs mit sich bringen, wobei darüber hinaus üblicherweise ein getrennter und entsprechend massiver Antrieb für -das Einbringen des Mantelrohrs erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ausgehend von einem Verfahren sowie einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial zur Verfügung zu stellen, wobei mit einer einfachen Ausführungsform nicht nur ein genaues und zielgerichtetes Bohren auch über grosse Längen ermöglicht wird, sondern womit auch Vorteile eines dünnwandigen Hüllrohrs genutzt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr in einer Aufnahme an dem von der Abbaufläche der Bohrkrone abgewandten Ende eines mit der Bohrkrone gekoppelten Mantelrohrs aufgenommen wird, und dass das Hüllrohr an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende einer Schlag- bzw. Druckbeanspruchung unterworfen wird. Dadurch, dass erfindungsgemäss das Hüllrohr in einer Aufnahme eines mit der Bohrkrone gekoppelten Mantelrohrs aufgenommen wird und das Hüllrohr an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende einer getrennten Schlag- bzw. Druckbeanspruchung unterworfen wird, wird ermöglicht, dass ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Mantelrohr, welches eine vergleichsweise kurze Länge aufweist, beim Bohren eingebracht wird, so dass über das Mantelrohr ein zielgerichtetes und genaues Bohren sichergestellt wird.
Darüber hinaus wird das Hüllrohr getrennt durch eine Schlag- bzw. Druckbeanspruchung in das Innere des Bohrlochs eingebracht, so dass nicht von der Bohrkrone bzw. eines beispielsweise im Be-
<Desc/Clms Page number 2>
reich der Bohrkrone angeordneten Schlagschuhs eine entsprechend hohe Energie auf das gesamte, in das Bohrloch einzubringende Hüllrohr ausgeübt werden muss. Darüber ist davon auszugehen, dass bei einer entsprechend genauen und exakten Ausführung des Bohrlochs das nachfolgende Hüllrohr, welches üblicherweise eine geringere Festigkeit aufweist, entsprechend einfach und ohne übermässige Reibungswiderstände auch durch Bereitstellung einer entsprechend geringeren Schlag- bzw. Druckbeanspruchung in das Innere des Bohrlochs eingebracht werden kann.
Um sicherzustellen, dass das Mantelrohr zumindest in dem Ausmass in das Bohrloch eingebracht bzw. mitgenommen wird, in welchem das Hüllrohr an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende der Schlag- bzw. Druckbeanspruchung unterworfen wird, wird gemäss einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende wirkende Druckbeanspruchung auf das Hüllrohr geringer als eine von der Bohrkrone auf das Mantelrohr ausgeübte Zugbeanspruchung gewählt wird.
Dadurch, dass die Druckbeanspruchung auf das Hüllrohr geringer als die auf das Mantelrohr ausgeübte Zugbeanspruchung gewählt wird, wird sichergestellt, dass das in vorteilhafter Weise lediglich mit einer einfachen Steckverbindung in der Aufnahme des Mantelrohrs aufgenommene Hüllrohr nicht in einem grösseren Ausmass in das Bohrloch eingebracht wird, als dies für die Bohrkrone und das damit gekoppelte Mantelrohr der Fall ist, so dass keine Stauchungsbeanspruchungen auf das Hüllrohr ausgeübt werden.
Für ein ordnungsgemässes Einbringen sowohl des Mantelrohrs als auch des Hüllrohrs unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Dreh- als auch Schlagbeanspruchung auf die Bohrkrone, wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass in an sich bekannter Weise die Bohrkrone relativ zum Mantelrohr und/oder Hüllrohr drehbar gelagert wird.
Für einen einfachen und ordnungsgemässen Abtransport des abgebauten Materials aus dem Bereich der Bohrkrone wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass abgebautes Material über wenigstens eine Öffnung im Bereich der Anschlussstelle zwischen der Bohrkrone und dem Mantelrohr und/oder eine in Abstand von der Anschlussstelle zwischen Bohrkrone und Mantelrohr vorgesehene Durchtrittsöffnung in den zwischen dem Aussenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Mantelrohrs und des daran anschliessenden Hüllrohrs definierten Ringraum eingebracht wird und aus dem Bohrloch ausgebracht wird.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr in einer Aufnahme an dem von der Abbaufläche der Bohrkrone abgewandten Ende eines mit der Bohrkrone gekoppelten Mantelrohrs aufgenommen ist, und dass eine Schlag- bzw. Druckbeanspruchung auf das von der Bohrkrone abgewandte Ende des Hüllrohrs ausgeübt ist. Es lässt sich somit mit einer konstruktiv einfachen Ausführung das Auslangen finden, wobei sichergestellt wird, dass durch das mit der Bohrkrone gekoppelte Mantelrohr ein sicheres und zielgenaues Einbringen der Bohrkrone erfolgt, ohne dass auf gegebenenfalls auf das Hüllrohr einwirkende Beeinflussungen und dadurch Beeinträchtigungen bei der Genauigkeit des Bohrens Rücksicht genommen werden muss.
Für eine einfache Kraftübertragung zur Mitnahme des Mantelrohrs mit der Bohrkrone wird gemäss einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass ein hülsenartiges Zwischenelement zur Übertragung einer durch das Bohrgestänge auf das Mantelrohr ausgeübten Zugbeanspruchung zur Kopplung des Mantelrohrs mit der Bohrkrone vorgesehen ist. Ein derartiges hülsenartiges Zwischenelement kann in einfacher Weise hergestellt werden und stellt eine ordnungsgemässe und zuverlässige Kraftübertragung zwischen dem Bohrgestänge, welches direkt mit der Bohrkrone für die Durchführung der Bohrarbeit gekoppelt ist, und dem Mantelrohr zur Verfügung.
Für eine besonders einfache und zuverlässige Übertragung der getrennten Schlag- bzw. Druckbeanspruchung auf das Hüllrohr wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vor-
<Desc/Clms Page number 3>
geschlagen, dass ein hülsenartiges Zwischenelement zur Übertragung einer durch das Bohrgestänge auf das Hüllrohr ausgeübten Druckbeanspruchung vorgesehen ist.
Um auch bei grossen Bohrlängen gegebenenfalls erforderliche grosse Kräfte sowohl auf das Hüllrohr als auch auf das im wesentlichen auf die Abmessungen des Bohrlochs abgestimmte und somit einem grösseren Reibungswiderstand unterworfene Mantelrohr einbringen zu können, wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass eine Anschlagfläche der hülsenförmigen Zwischenelemente zwischen dem Bohrgestänge und dem Mantelrohr als auch zwischen dem Bohrgestänge und dem von der Bohrkrone abgewandten Ende des Hüllrohrs jeweils von einer einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Bohrgestänges und des Mantelrohrs und des Hüllrohrs einschliessenden Anschlagfläche gebildet ist, welche mit entsprechenden, komplementären Anschlagflächen des Bohrgestänges bzw. eines damit gekoppelten Adapters zusammenwirken.
Derartige Anschlagflächen lassen sich entsprechend kostengünstig als auch präzise für eine ordnungsgemässe und zuverlässige Kraftübertragung bzw.-einbringung sowohl in das Mantelrohr als auch in das Hüllrohr zur Verfügung stellen.
Gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Anschlagfläche des Zwischenelements zwischen dem Bohrgestänge und dem Mantelrohr grösser ist als die Anschlagfläche des Zwischenelements zwischen dem Bohrgestänge und dem von der Bohrkrone abgewandten Ende des Hüllrohrs, wodurch sichergestellt wird, dass, wie bereits oben ausgeführt, die auf das Mantelrohr übertragene Zugbeanspruchung grösser als die auf das Hüllrohr ausgeübte Schlagbeanspruchung ist.
Für einen ordnungsgemässen Bohrvortrieb ist gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass in an sich bekannter Weise die Bohrkrone relativ zu dem Mantelrohr und/oder Hüllrohr drehbar gelagert ist, so dass zuverlässig verhindert wird, dass neben der für den Bohrvorgang erforderlichen Drehbewegung der Bohrkrone ein geradliniges Einbringen sowohl des Mantelrohrs als auch des Hüllrohrs in das Innere des Bohrloch erfolgt.
Wie oben bereits mehrfach angedeutet, erfolgt durch das Mantelrohr ein zielgerichtetes und genaues Bohren, wobei dies dadurch zusätzlich unterstützt wird, dass der Aussendurchmesser des Mantelrohrs den Aussendurchmesser des Hüllrohrs übersteigt. Es kann somit der Aussendurchmesser des Mantelrohrs exakt auf die Abmessungen des herzustellenden Bohrlochs abgestimmt werden, wobei das Mantelrohr eine entsprechend kurze Länge aufweist, so dass durch eine passgenaue Anlage des Mantelrohrs an der Bohrlochinnenwand entstehende Reibungskräfte sicher überwunden werden können, während das daran anschliessende Hüllrohr mit entsprechend verringertem Durchmesser leicht und ohne grosse Reibungswiderstände in das Innere des Bohrlochs eingebracht werden kann.
Zur Unterstützung bei der Herstellung einer zielgenauen Bohrung wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass das Mantelrohr einen gegenüber dem Hüllrohr verstärkten Querschnitt und/oder erhöhte Festigkeit aufweist. Dadurch, dass das Mantelrohr einen verstärkten Querschnitt und/oder eine erhöhte Festigkeit aufweist, wird sichergestellt, dass Abweichungen von der gewünschten Bohrrichtung durch die Festigkeit bzw. Steifigkeit des Mantelrohrs verhindert werden.
Für eine besonders einfache und zuverlässige Verbindung von aneinander anschliessenden Hüllrohrelementen wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass zur Verbindung von aneinander angrenzenden Hüllrohrelementen muffenartige Elemente vorgesehen sind, welche jeweils aneinander anschliessende Endbereiche der Hüllrohrelemente übergreifen und mit Vorsprüngen bzw. Erhebungen ausgebildet bzw. ausbildbar sind, welche in komplementäre Vertiefungen bzw. Ausnehmungen am Umfang der Hüllrohrelemente eingreifen. Derartige Vorsprünge bzw. Erhebungen, welche in komplementäre Vertiefungen bzw. Ausnehmungen eingreifen, lassen sich nicht nur einfach und kostengünstig herstellen, sondern ermöglichen auch im üblicherweise rauhen Bohrbetrieb eine zuverlässige Verbindung bzw.
Kopplung
<Desc/Clms Page number 4>
beim Verlängern von Hüllrohrabschnitten als eine einfache Verbindung gegenüber herkömmlichen Schraubverbindungen. Darüber hinaus sind derartige Vertiefungen bzw. Ausnehmungen als auch Vorsprünge bzw. Erhebungen nicht so leicht Beschädigungen ausgesetzt, wie dies bei bekannten Schraubverbindungen zum Verlängern von Hüllrohrelementen der Fall ist.
Für eine besonders einfache Verbindung benachbarter Hüllrohrelemente wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die muffenartigen Elemente im Bereich der Vorsprünge bzw. Erhebungen mit verringertem Materialquerschnitt ausgebildet sind und dass die Vorsprünge bzw. Erhebungen nach einem Anordnen der muffenartigen Elemente am Aussenumfang der miteinander zu verbindenden Hüllrohrelemente entsprechend den Vertiefungen der Hüllrohrelemente ausbildbar sind.
Neben den vorgeschlagenen muffenartigen Elementen zum Verbinden von benachbarten Hüllrohrelementen wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass zusätzliche Sicherungselemente, wie beispielsweise bolzenförmige Stifte oder Zapfen, zum Positionieren und/oder Festlegen der muffenartigen Elemente vorgesehen sind, wodurch Verbindungspositionen entsprechend sicher aufrecht erhalten werden können.
Für einen besonders zuverlässigen Abtransport von abgebautem Material aus dem Bereich der Bohrkrone wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass im Bereich der Festlegung des Mantelrohrs an der Bohrkrone und/oder einem damit verbundenen Schlagschuh bzw. Adapter wenigstens eine Durchtrittsöffnung für ein Einbringen von abgebautem Material in den zwischen dem Aussenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Mantelrohrs und des daran anschliessenden Hüllrohrs gebildeten Ringraum vorgesehen ist.
Zur Unterstützung beim Abtransport von abgebautem Material bzw. zum Einbringen des Materials in das Innere des Ringraums zwischen dem Mantelrohr bzw. dem daran anschliessenden Hüllrohr und dem Aussenumfang des Bohrgestänges wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Bohrkrone bzw. ein damit verbundener Adapter an ihrer (seiner) von der Abbaufläche abgewandten Rückseite mit einer polygonförmigen Profilierung versehen ist, welche bei einem Zurückziehen relativ zum Mantelrohr in eine komplementäre, polygonförmige Aufnahmeöffnung des Adapters bzw. Zwischenelements zur Kopplung mit dem Mantelrohr eintritt.
Neben der Möglichkeit eines Einbringens von abgebautem Material unmittelbar im Bereich der Anschlussstelle des Mantelrohrs und der Bohrkrone wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass in Abstand von der Anschlussstelle zwischen der Bohrkrone und/oder dem Adapter und dem Mantelrohr wenigstens eine Durchtrittsöffnung am Umfang des Mantelrohrs vorgesehen ist, welche in das Innere des zwischen dem Aussenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Mantelrohrs definierten Ringraums mündet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens; Fig. 2 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 3 in vergrössertem Massstab einen Adapter der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Kopplung der Bohrkrone mit dem Bohrgestänge als auch zur Übertragung einer Zugbeanspruchung auf das an die Bohrkrone anschliessende Mantelrohr; Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des Bereichs der Kopplung zwischen dem Bohrgestänge und des Hüllrohrs zur Aufbringung einer Schlag- bzw.
Druckbeanspruchung auf das Hüllrohr der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 5 perspektivische Darstellungen von Zwischenelementen, wobei Fig. 5a eine Darstellung
<Desc/Clms Page number 5>
des Zwischenelements ist, welches zur Übertragung einer Druckbeanspruchung vom Bohrgestänge auf das Hüllrohr dient, während Fig. 5b eine Darstellung eines Zwischenelements zur Übertragung einer Zugbeanspruchung vom Bohrgestänge auf das Mantelrohr ist; Fig. 6 in vergrössertem Massstab eine Darstellung einer Verbindung zwischen benachbarten Hüllrohrelementen; Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII der Fig. 6 durch die Verbindung benachbarter Hüllrohrelemente, wobei Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeils VI der Fig. 7 darstellt;
Fig. 8 in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei lediglich der Bereich des Mantelrohrs für den Abtransport von abgebautem Material angedeutet ist; Fig. 9 eine teilweise Schnittdarstellung der Ausbildung gemäss Fig. 8, wobei ebenso wie in Fig. 8 die Bohrkrone in Abstand vom Mantelrohr angeordnet ist; Fig. 10 in einer zu Fig. 9 ähnlichen Darstellung die Bohrkrone in einer in Anlage an das Mantelrohr zurückgezogenen Stellung; Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 8 im vordersten Bereich des Mantelrohrs; und Fig. 12 in vergrössertem Massstab eine Detaildarstellung des Bereichs XII der Fig. 11.
In der Darstellung gemäss Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Bohren bzw. Drehschlagbohren eine schematisch mit 2 angedeutete Bohrkrone aufweist, welche über ein Bohrgestänge 3 zu einem Schlag- oder Drehschlagbohren zum Abbau von in den Fig. 1 und 2 nicht näher dargestelltem Material ausgebildet ist.
An die Bohrkrone 2 schliesst ein Mantelrohr 4 mit vergleichsweise dickem Querschnitt bzw. hoher Festigkeit an, wobei an dem von der Bohrkrone 2 abgewandten Ende das Mantelrohr 4 eine Aufnahme 5 aufweist, in welcher ein Hüllrohr 6 aufgenommen ist, wobei das Hüllrohr 6 nicht nur einen gegenüber dem Durchmesser D des Mantelrohrs 4 verringerten Durchmesser d aufweist, sondern auch eine geringere Wandstärke und geringere Festigkeit aufweist.
Die Bohrkrone 2 ist mit dem Bohrgestänge 3 über einen in Fig. 3 im Detail dargestellten Adapter 7 unmittelbar gekoppelt, wobei über diesen Adapter 7 auch eine Mitnahme, insbesondere eine Zugbeanspruchung des Mantelrohrs 4 über ein in Fig. 5b im Detail dargestelltes Zwischenelement 8 erfolgt.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das Mantelrohr 4 eine vergleichsweise grosse Länge aufweist und neben einer entsprechenden Festigkeit auch einen Durchmesser D aufweist, welcher weitestgehend dem durch die Bohrkrone 2 ausgebildeten Abmessungen des Bohrloch, welches nicht näher dargestellt ist, entspricht, wird durch das Mantelrohr 4 sichergestellt, dass ein zielgenaues Bohren ausführbar ist.
Das in der Aufnahme 5 am von der Bohrkrone 2 abgewandten Ende des Mantelrohrs 4 aufgenommene Hüllrohr 6 wird über ein weiteres Zwischenelement 10, welches in Fig. 4 und 5a im Detail näher dargestellt ist, ebenfalls durch das Bohrgestänge 3 auf Druck beansprucht, so dass das Hüllrohr 6 entsprechend dem Pfeil 11ebenfalls bei einem Vortrieb der Bohrkrone 2 in das Bohrloch eingebracht wird.
Bei dem in Fig. 3 in grösserem Massstab dargestellten Adapter 7 ist ersichtlich, dass dieser eine Anschlagfläche 12 aufweist, welche mit einer entsprechend komplementär ausgebildeten Anschlagfläche 13 des in Fig. 5b dargestellten Zwischenstücks 8 zusammenwirkt, so dass bei einer Beaufschlagung des Adapters 7 in Richtung des Pfeils 9 über das in die Verschraubung 14 eingeschraubte, in Fig. 3 nicht näher dargestellte Bohrgestänge neben einem Vortrieb der Bohrkrone 2 eine Mitnahme des Mantelrohr 4 erfolgt.
Bei der Darstellung gemäss Fig. 3 sind darüber hinaus im Adapter 7 Durchtrittskanäle 15 sowie Austrittsöffnungen 16 zum Spülen der Bohrkrone 2 und/oder zur Mitnahme von abgebautem Material angedeutet, wie dies in weiterer Folge noch näher erörtert werden wird.
<Desc/Clms Page number 6>
Zur Schlag- bzw. Druckbeaufschlagung des Hüllrohrs 6 ist das Zwischenelement 10 vorgesehen, welches in Fig. 4 und 5a im Detail dargestellt ist. Die Mitnahme des Zwischenelements 10 und in weiterer Folge des Hüllrohrs 6 erfolgt wiederum über eine Anschlagfläche 17 im Bereich des aus dem Bohrloch vorragenden Bohrgestänges 3, wobei die Anschlagfläche 17 des Bohrgestänges 3 mit einer entsprechenden komplementären Anschlagfläche 18 zusammenwirkt.
Wie insbesondere aus Fig. 3 bis 5 ersichtlich, sind die Anschlagflächen sowohl des Adapters 7 als auch des Bohrgestänges 3 sowie die Anschlagflächen 13 bzw. 18 der hülsenförmigen Zwischenelemente 8 und 10 jeweils zur Längsachse des Bohrgestänges, welche in Fig. 4 mit 19 angedeutet ist, geneigt.
Aus Fig. 5a und 5b ist ersichtlich, dass die Anschlagfläche 18 des Zwischenelements 10, welches zwischen dem Bohrgestänge 3 und dem Hüllrohr 6 vorgesehen ist, geringer ist als die Anschlagfläche 3 des Zwischenelements 8 zwischen dem Adapter 7 und somit dem Bohrgestänge 3 und dem Mantelrohr 4, so dass insgesamt bei einer Vortriebsbewegung des Bohrgestänges 3 auf das Mantelrohr 4 eine grössere Kraft als auf das Hüllrohr 6 übertragen wird, so dass sichergestellt wird, dass das Mantelrohr 4 zumindest in gleichem Ausmass in das Bohrloch eingebracht wird wie das Hüllrohr 6.
Weiters ist davon auszugehen, dass zum Einbringen des Mantelrohrs 4 in das Bohrloch aufgrund des grösseren Durchmessers und somit höherer Reibwiderstände zwischen dem Aussendurchmesser des Mantelrohrs 4 und der Bohrlochwand eine grössere Kraft für ein ordnungsgemässes Einbringen des Mantelrohrs 4 erforderlich ist.
In Fig. 4 ist darüber hinaus eine zusätzliche Fixierung für das Hüllrohr 6 von einem Stift bzw.
Bolzen 20 angedeutet.
Für eine einfache Verbindung zwischen benachbarten Hüllrohrelementen 6' und 6", welche in Fig. 6 und 7 angedeutet sind, wird jeweils ein muffenartiges Element 21 vorgesehen, wobei zum Inneren des Hüllrohrs 6 vorragende Vorsprünge bzw. Erhebungen 22 angedeutet sind, welche in entsprechenden Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 23 des Hüllrohrs für eine sichere Verbindung von benachbarten Hüllrohrelementen 6' und 6" eingreifen. Die Vorsprünge bzw. Erhebungen 22 können bereits vorab ausgebildet sein, so dass das Muffenelement 21 eine entsprechende Elastizität beim Verbinden benachbarter Hüllrohrelemente 6' und 6" aufweisen muss, oder sie können nach einem Anordnen des muffenartigen Elements 21 im Bereich der miteinander zu verbindenden Hüllrohrelemente 6' und 6" durch ein einfaches Werkzeug im Bereich von Sollbruchstellen ausgebildet werden.
Bereits in den schematischen Darstellungen von Fig. 1 und 2 ist beabstandet von der Bohrkrone 2 im Mantelrohr 4 eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 24 angedeutet, wobei der Materialabtransport aus dem Bereich der Bohrkrone 2 anhand der Fig. 8 bis 12 im Detail erörtert werden wird.
Neben den Durchtrittsöffnungen 24 in Abstand von der Bohrkrone 2, wobei am Aussenumfang des Mantelrohrs 4 entsprechend abgesetzte bzw. vertiefte, in Längsrichtung verlaufende Bereiche 25 vorgesehen sind, wodurch das schematisch mit 26 angedeutete abgebaute Material in den Bereich der Durchtrittsöffnungen 24 gefördert wird, ist davon auszugehen, dass an der Rückseite der Bohrkrone 2 im Bereich der Stirnfläche 27 des Mantelrohrs 4 Material in den Bereich der in des in Fig. 8 und 9 dargestellten Bohrstellung vorragenden vorderen Bereichs des Adapters 7 gelangt.
Wie dies aus Fig. 11 und 12 sowie aus der schematischen Darstellung des hülsenförmigen Zwischenelements 8 in Fig. 5b ersichtlich ist, ist der Adapter 7 im Bereich des Anschlusses an die Bohrkrone 2 polygonförmig, insbesondere im wesentlichen dreieckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet, so dass in diesem Teil auch ein Materialeintritt in den Ring- bzw. Freiraum zwischen dem Bohrgestänge 3 bzw. dem Adapter 7 und dem Mantelrohr 4 erfolgen kann. Durch
<Desc/Clms Page number 7>
die polygonartige Ausbildung 32,33 des aus dem Mantelrohr 4 vorragenden Teilbereichs des Adapters 7 und des Zwischenelements 8 wird sichergestellt, dass hinter der Bohrkrone 2 befindliches abgebautes Material weitestgehend zerkleinert wird, so dass ein sicherer Abtransport möglich ist.
Für einen ordnungsgemässen Abtransport des in den Ringraum zwischen dem Mantelrohr 4 und dem Bohrgestänge 3 insbesondere durch die Durchtrittsöffnungen 24 eintretenden Material ist darüber hinaus am vordersten Abschnitt des Bohrgestänges 3 eine Leiteinrichtung 28 ausgebildet, welche von einer gewindeartigen Profilierung bzw. einer Förderschnecke gebildet ist. Die Förderschnecke bzw. Leiteinrichtung 28 ist darüber hinaus auch bereits in Fig. 1 und 2 schematisch angedeutet.
Bei einer Drehbewegung der Bohrkrone 2 und des Bohrgestänges 3 entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt durch die Förderschnecke bzw. Leiteinrichtung 28 ein sicherer Abtransport von abgebautem Material durch den Ringraum 31 zwischen dem Mantelrohr 4 und dem Bohrgestänge 3 als auch durch den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge 3 und dem an das Mantelrohr 4 anschliessende Hüllrohr 6.
Neben einem insbesondere durch das Mantelrohr 4 mit relativ grosser Stärke und verstärktem Querschnitt ermöglichte zielgerichtete und genaue Bohren lässt sich somit durch eine gezielte Abförderung des abgebauten Materials die Bohrgeschwindigkeit verbessern als auch die Richtungsgenauigkeit erhöhen.
Für eine periodische Reinigung insbesondere der Durchtrittsöffnungen 24, welche gegebenenfalls durch abzutransportierendes Material verlegt werden können, kann die Bohrkrone 2 in Anlage an das Mantelrohr 4 entsprechend dem Pfeil 29 zurückgezogen werden, wodurch ein Verschieben der Leiteinrichtung bzw. Förderschnecke 28 relativ zu den Durchtrittsöffnungen 24 erfolgt, so dass durch den Mitnahmeeffekt eine Reinigungswirkung der Durchtrittsöffnungen 24 erzielbar ist. Darüber hinaus kann durch eine Drehbewegung des Bohrgestänges 2 entgegen der eigentlichen Abbaurichtung, d. h. beispielsweise im Uhrzeigersinn in der in Fig. 9 und 10 gezeigten Darstellung eine Reinigung der Durchtrittsöffnungen 24 durch die umgekehrte Förderrichtung der Förderschnecke 28 bewirkt werden.
Nach der erfolgten Reinigung erfolgt wiederum eine Beaufschlagung der Bohrkrone 2 in Richtung des Pfeils 30 der Fig. 9 zur Fortführung des Abbauvorgangs.
Durch die Übertragung der Kräfte vom Bohrgestänge 3 auf das Mantelrohr 4 als auch das Hüllrohr 6 unter Zwischenschaltung der hülsenförmigen Zwischenelemente 8 bzw. 10 wird darüber hinaus sichergestellt, dass die mit dem Bohrgestänge 3 unmittelbar gekoppelte Bohrkrone 2 sowohl zu einer Dreh- als auch zu einer Schlagbewegung beaufschlagbar ist, während sowohl das Mantelrohr 4 als auch das Hüllrohr 6 lediglich in axialer Richtung bzw. Längsrichtung des herzustellenden Bohrlochs ohne Rotationsbeanspruchung in das Bohrloch eingebracht werden.
Patentansprüche : 1. Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in
Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohr- krone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch gebildet wird und ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Hüllrohr in das Bohrloch eingebracht wird, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Hüllrohr in einer Aufnahme an dem von der Abbaufläche der Bohr- krone abgewandten Ende eines mit der Bohrkrone gekoppelten Mantelrohrs aufgenommen wird, und dass das Hüllrohr an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende einer Schlag- bzw. Druckbeanspruchung unterworfen wird.