CH657893A5

CH657893A5 - In ein im felshaltigen gestein vorzutreibendes bohrloch absenkbare bohrvorrichtung und verwendung der bohrvorrichtung zur herstellung eines bohrloches.

Info

Publication number: CH657893A5
Application number: CH2158/82A
Authority: CH
Inventors: Hans Mathieu; Juergen Hochstrasser
Original assignee: Elisabeth Hochstrasser Wack; Juergen Hochstrasser
Priority date: 1981-04-07
Filing date: 1982-04-07
Publication date: 1986-09-30
Also published as: BE892622A; FR2503241A1; FR2503241B1; IT1210681B; DE3114612A1; IT8248148A0; US4526242A; DE3114612C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine in ein im felshaltigen Gestein vorzutreibendes Bohrloch absenkbare Bohrvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Verwendung der Bohrvorrichtung zur Herstellung eines Bohrloches in einem Felsen.

Es sind Bohrvorrichtungen bekannt, die aus einem Antriebsorgan, einem von diesem in Drehung versetzbaren Bohrer und einer mit der Innenwand des Bohrers beziehungsweise seiner Rohrwandung in Eingriff bringbaren, der Übertragung des Drehmomentes des Antriebsorganes auf den Bohrer dienenden Klemmvorrichtung bestehen und als Einheit miteinander verbunden an einem Windenseil oder einem Bohrgestänge befestigbar sind, wobei der Bohrer gegenüber der Klemmvorrichtung um einen einem Arbeitshub entsprechenden Bereich axial zum Bohrer verschiebbar ist. So zeigt die DE-PS 842 932 eine solche Bohrvorrichtung, die unter dem Einfluss ihres Eigengewichtes einen Arbeitshub ausführen kann, wobei die Klemmvorrichtung über einen begrenzten Arbeitshub axial, jedoch umdrehbar an dem den Antriebsmotor aufnehmenden, einen Schnek-kenbohrer tragenden Gehäuse geführt ist. Für das Bohren in einem losen, gegebenenfalls mit kleineren Steinen durchsetzten Erdreich genügt in der Regel das Eigengewicht der Bohrvorrichtung, beim Bohren in hartem Gestein, insbesondere in gewachsenem Felsen, reicht dieses Eigengewicht jedoch nicht aus, Gestein abzutragen, insbesondere wenn ein Schneckenbohrer oder ein kastenförmiger, an seinem Boden mit Abräummessern versehener Bohrer benutzt wird. Die DE-OS 27 22 075 zeigt eine derartige, mit einem Schneckenbohrer ausgestattete Bohrvorrichtung, bei der zwischen der Klemmvorrichtung und dem Antriebsmotor des Bohrers axial zu dem Bohrloch gerichtete Kolben-Zylinderelemente angeordnet sind, um den durch das Eigengewicht der Bohrvorrichtung gegebenen Andruck des Bohrers zu erhöhen. Durch diese Massnahme wird lediglich ein schnelleres Bohren in dem losen Erdreich erreicht, für ein Bohren in gewachsenem Felsen ist aber diese Bohrvorrichtung ebenfalls ungeeignet. Die in der vorgenannten DE-OS angegebene DE-PS 1 171 848 ist ein Innenbohrgerät mit einem Drehbohrantrieb bei Anwendung des Umkehrspülverfahrens bekannt, bei dem ebenfalls ein zusätzlicher aktiver Bohraridruck über hydraulische Kolben-Zylinderanordnungen ausgeübt wird. Auch diese bekannte Ausführungsform ist für ein Bohren in sehr hartem Gestein aus den vorerwähnten Gründen ungeeignet.

Weiter ist aus der DE-OS 28 45 878 eine Bohreinrichtung für Erdbohrungen bekannt, bei der über Mitnehmerstangen die Vorschubbewegung der Bohrvorrichtung bewirkt wird, während die Drehbewegung durch einen am unteren Ende

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des Gestänges befestigten Antriebsmotor erfolgt. Diese Bohreinrichtung ist für allgemeine Erdbohrungen bestimmt und stellt eine Verbesserung gegenüber dem bekannten derartigen Bohrvorrichtungen dar, bei denen sowohl der Vorschub s als auch der Drehantrieb des Bohrers durch Teleskopkellystangen übertragen wird, während bei der Ausführungsform nach der Vorveröffentlichung die Mitnehmerstangen an der Drehbewegung nicht teilnehmen, da der Drehantrieb durch den mit dem Bohrer zu einer Einheit verbundenen Antriebs-10 motor erfolgt, und die Führung des Bohrgestänges oberhalb des Bohrloches von einem Trägergerät durchgeführt wird. Trotzdem ist es erforderlich, sowohl für das Spül- als auch für das Trockenbohren das erforderliche Gestänge von der Bohrvorrichtung zum Trägergerät hochzuführen, was in Abhän-15 gigkeit von der Bohrtiefe verhältnismässig aufwendig ist. Hinzu kommt, dass die Kernschappen bei einem Kernbohrer und die Rollenmeissel eines das gesamte Erdreich abräumenden Bohrers beim Bohren in gewachsenem Felsen sehr hohe Drehkräfte zum Meissein benötigen, so dass die erfor-20 derlichen Gestänge entsprechend stark und aufwendig ausgebildet sein müssen.

Sämtliche Ausführungsformen der vorstehend angeführten Vorveröffentlichungen besitzen den gemeinsamen Nachteil, dass sie wohl für Bohrungen in weichem bis hartem 25 und steinigem Boden erfolgreich angewandt werden können, jedoch nur mit geringer Bohrleistung bei hohem Energieaufwand in mittelhartem bis hartem Fels arbeiten können, und hier auch nur in begrenzter Bohrtiefe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvor-30 richtung zu schaffen, die hohe Bohrleistungen auch bei schwierigstem Fels, sowohl im Trocken- wie auch im Spülbohren gestatten, die beim Schneckenbohren, und auch beim ganzflächigen Abraum mit Bohrschappen bei der Herstellung von Felsbohrungen für Grossbohrpfähle erforderlichen 35 gewaltigen Drehantriebe auf ein wirtschaftlich vertretbares Mass beschränken, die mit Kernrohren arbeitenden Bohrvorrichtungen für Trocken- und Spülbohren derart verbessern, dass sie auch für Felsbohrungen bei der Herstellung von Grossbohrpfählen und anderen grosskalibrigen Boh-40 rungen in grösseren bis sehr grossen Tiefen auf einfache und wirtschaftliche Weise angewendet werden können. Diese Aufgabe wird bei einer Bohrvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 gelöst durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale.

45 Dadurch, dass der Bohrer erfindungsgemäss aus einem rohrförmigen Gehäuse besteht, in dem eine Mehrzahl von am Umfang angeordneten, mit Bohrkronen ausgestatteten Meisselwerkzeugen angeordnet sind, die durch zusätzliche Antriebsorgane auf den Felsen axial gerichtete Schlagim-50 pulse und zusätzliche Rotationsbewegungen zur Einwirkung bringen, wird die aufgebrachte Antriebsleistung des Bohrers auf die Herstellung eines Ringspaltes konzentriert, und die Meisselwirkung ist zufolge der an mehreren Stellen des sich um die Bohrachse drehenden Bohrers angeordneten Dreh-55 und/oder Schnellschlagmeissel so gross, dass auch im härtesten Felsen schnell und wirkungsvoll mit relativ geringer Antriebsenergie gebohrt werden kann.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht in der Tatsache, dass sämtliche Betätigungsorgane der Bohrvorrichtungen, 60 nämlich die Klemmvorrichtung, das Antriebsorgan, das rohrförmige Gehäuse und die Antriebsorgane für die Meisselwerkzeuge durch ein und dasselbe, vorzugsweise pneumatische Druckmedium betätigbar sind, so dass nur eine einzige Zuführleitung für das Medium erforderlich ist. Durch die 65 Anordnung eines Rückschlagventils zwischen der Klemmvorrichtung und dem Antriebsorgan für das rohrförmige Gehäuse des Bohrers wird gewährleistet, dass bei Aufgabe der Pressluft auf die gemeinsame Leitung zunächst bei gerin

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gerem Druck die Klemmvorrichtung aktiviert wird, so dass vor Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtungen des Bohrers die Klemmvorrichtung in dem Bohrrohr in Drehrichtung fixiert ist; beim Aufbau des vollen Druckes wird der Bohrer in Tätigkeit gesetzt und gleichzeitig die Klemmvorrichtung ebenfalls mit dem vollen Bohrdruck beaufschlagt, über das in der Bohrvorrichtung befindliche Hohlgestänge. Die Zuführungen der Pressluft zu der Klemmvorrichtung und zu den einzelnen Meisselwerkzeugen erfolgt durch flexible Nebenleitungen, so dass bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und 2 die Absenkung des Antriebsorganes des Bohrers gegenüber der Klemmvorrichtung und gemäss Fig. 3 die axiale Bewegung der Meisselwerkzeuge gegenüber dem rohrförmigen Gehäuse des Bohrers erfolgen kann. Die Bohrvorrichtung kann für Bohrlochdurchmesser unterschiedlicher Grösse verwendet werden, wobei lediglich die Klemmbacken, die Führungsflügel der Klemmvorrichtung und das rohrförmige Gehäuse ausgetauscht werden müssen. Zu diesem Zwecke ist in dem Hohlgestänge zwischen dem Bohrer und seinem Antriebsorgan eine lösbare Flanschverbindung vorgesehen. Das Antriebsorgan für das rohrförmige Gehäuse ist nach Art eines Pressluftbohrers ausgebildet, während die Antriebsorgane für die Meisselwerkzeuge, die in der an der oberen Bodenplatte des Bohrers luftdicht befestigten Anschlussplatte angeordnet sind, entweder als Pressluftbohrer oder Pressluftschlagbohrer ausgebildet sind. Zweckmässig ist es auch, zur Unterstützung der Führung der Bohrvorrichtung in dem Bohrloch an dem rohrförmigen Gehäuse ein mittiges, gegenüber den am Rande befestigten Meisselwerkzeugen vorstehendes, der Herstellung einer Pilotbohrung dienendes Meisselwerkzeug zu benutzen.

Die Bohrvorrichtung kann vorteilhafterweise auch bei einer mit einem Bohrgestänge versehenen Bohreinrichtung benutzt werden. Hierbei wird das rohrförmige Gehäuse durch den Drehtisch der Bohreinrichtung in Drehung versetzt, und das Bohrgestänge dient der Zufuhr des Druckmediums für die Antriebsorgane der Meisselwerkzeuge, so dass auch eine übliche mit einem Bohrgestänge versehene Bohreinrichtung für Felsbohrungen verwendbar ist. Bei einer Spülbohrung wird das aus den Meisselwerkzeugen austretende Druckmedium, nämlich Pressluft, als Spülmedium zur Überführung des Bohrkleins in einen an dem rohrförmigen Gehäuse angeordneten Sedimentbehälter dazu benutzt, das Bohrklein über den zwischen dem ringförmigen Gehäuse, und dem Bohrloch befindlichen Ringspalt dem Sedimentbehälter zuzuführen. Bei der Herstellung geneigter oder horizontaler Bohrungen kann zweckmässigerweise das rohrförmige Gehäuse am Aussenumfang mit Führungsorganen, wie Führungsrollen, Wälzlagern und dergleichen versehen sein. Die erfindungsgemässe Verwendung der Bohrvorrichtung ist durch den Wortlaut des Patentanspruches 19 gegeben.

Die Erfindung lässt sich vorteilhafterweise auch anwenden bei bekannten Trockendrehbohr- und Spülbohrgeräten, indem lediglich der erfindungsgemässe Bohreram unteren Ende des erforderlichen Bohrgestänges angeflanscht wird, wobei der Drehantrieb über das Bohrgestänge erfolgt, das das Druckmittel für die Meisselwerkzeuge und das Spülmittel für den Bohrgutaustrag zuführt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung im Schnitt der mit Hilfe eines Kranseiles in dem Bohrrohr abgesenkten Bohrvorrichtung;

Fig. 2 eine Darstellung gemäss Fig. 1 bei einem Bohrrohr grösseren Durchmessers;

Fig. 3 eine Darstellung gemäss Fig. 1 einer abgewandelten Ausführungsform ;

Fig. 4 eine Darstellung der Zerkleinerung des im Bohrloch verbliebenen Bohrkernes;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer mit einem Bohrgestänge versehenen Bohreinrichtung mit dem am Bohrgestänge befestigten Bohrer;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Bohrers mit seinem Anschlussflansch am Bohrgestänge in vergrösserter Darstellung;

Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform gemäss Fig. 3, bei der die Meisselwerkzeuge nach aussen geneigt divergierend angeordnet sind zur Herstellung von Bohrlocherweiterungen.

Die Fig. 1 zeigt die in das Bohrrohr 16 eines Bohrloches abgesenkte, in Arbeitsstellung befindliche Bohrvorrichtung. Sie besitzt einen Bohrer, der aus einem rohrförmigen, dem Durchmesser des Bohrrohres 16 angenähert angepassten rohrförmigen Gehäuse 1 besteht, in dem eine Mehrzahl von axial gerichteten Meisselwerkzeugen 2 angeordnet ist, die mit Kronen 3 versehen sind und vorzugsweise als Dreh- und Schlagmeissel ausgebildet sind. Das rohrförmige Gehäuse 1 besitzt eine obere Bodenplatte 4, die von den Meisselwerkzeugen 2 durchgriffen ist. Auf der Bodenplatte 4 ist eine Anschlussplatte 5 luftdicht befestigt, auf der eine senkrechte Hohlwelle 6 befestigt ist, von der Zweigleitungen 7 zu den in der Anschlussplatte 5 befindlichen Antriebsorganen der Meisselwerkzeuge 2 führen. Auf der Anschlussplatte 5 ist lösbar ein Sedimentbehälter 8 angeordnet. Zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 1 und dem Sedimentbehälter 8 befindet sich ein Ringspalt, durch den das Bohrgut durch Spülung in den Sedimentbehälter 8 überführt wird. Die Hohlwelle 6 ist durch eine Flanschverbindung 11 mit der ebenfalls als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle 10 des Antriebsorganes 13 verbunden, dem über eine Pressluftleitung 18 und ein Rohr 43 Pressluft zugeführt wird, durch die das rohrförmige Gehäuse 1 in Drehung versetzbar ist. Oberhalb des Antriebsorganes 13 ist eine Klemmvorrichtung 12, 14 angeordnet, die aus einem Gehäuse 12 besteht, in dem Klemmbacken 14 angeordnet sind, die über Kolben-Zylinderanordnungen 15 mit dem Bohrrohr 16 in Eingriff bringbar sind. Auf dem Gehäuse 12sind Umsetzer 17 angeordnet, die über die Zweigleitungen 7a von der Pressluftleitung 18 gespeist werden können. Unterhalb der Zweigleitungen 7a ist in dem Rohr 43 ein Rückschlagventil 19 angeordnet. Das Gehäuse 12 besitzt auf seiner Oberseite Aufhängeösen 20, in denen ein Drahtseilgehänge 21 befestigt ist. An dem rohrförmigen Gehäuse 12 der Klemmvorrichtung sind auf dem Umfang verteilte nach aussen gerichtete Flügel 22 befestigt, die der Führung der Klemmvorrichtung in dem Bohrrohr 16 dienen. Im Inneren des Gehäuses 12 ist das als Bohr- und Spülkopf ausgebildete Antriebsorgan 13 für das rohrförmige Gehäuse 1 verschiebbar angeordnet. An der Innenfläche des Gehäuses 12 sind auf dem Umfang verteilte nach innen gerichtete Führungsleisten 35 befestigt, und an dem Antriebsorgan 13 befinden sich Führungsflügel 42, mit denen das Gehäuse des Antriebsorganes 13 gegen Drehung gesichert, jedoch axial verschiebbar gehalten ist.

Die Wirkungsweise der Bohrvorrichtung ist folgende.

Die aus der Klemmvorrichtung 14,15,12, dem Antriebsorgan 13 und dem rohrförmigen Gehäuse 1 bestehende Einheit wird an dem Seilgehänge 21 auf den Boden des Bohrloches abgesenkt, so dass es am Boden des Bohrloches abgestützt ist. Darauf wird Pressluft in die Pressluftleitung 18 gegeben, wobei sich der Luftdruck aufbaut. Zunächst wird das Rückschlagventil 19 durch seine Feder geschlossen gehalten, so dass die Pressluft unter minderem Druck durch die Zuführungsleitungen 18 in die Umsetzer 17 gegeben wird, die in Verbindung mit einem nichtdargestellten

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Ölspeicher das Druckmittel liefern, wobei sich die Klemmbacken 14 an das Bohrrohr 16 anlegen. Bei steigendem Luftdruck öffnet sich das Rückschlagventil 19, wobei sich in den Kolben-Zylinderanordnungen 15 der Klemmbacken 14 der Luftdruck erhöht und gleichzeitig auf das Antriebsorgan 13 und über die Hohlwellen 10, 6 durch die Zuführungsleitungen 7 auf die Antriebsorgane der in dem rohrförmigen Gehäuse 1 angeordneten Meisselwerkzeuge 2 gegeben wird, so dass das rohrförmige Gehäuse 1 und die Meisselwerkzeuge 2 in Tätigkeit gesetzt werden und in dem Fels einen Ringkanal bohren. Die Abluft der Meisselwerkzeuge 2 erzeugt in dem Ringspalt 9 einen aufsteigenden Spülmittelstrom, wie in Fig. 2 durch einen Pfeil angegeben ist; die Abluft fördert das Bohrklein nach aufwärts, das sich in dem Sedimentbehälter 8 ablagert. Hierbei erhöht das in dem Sedimentbehälter 8 befindliche Bohrgut den Bohrandruck zusätzlich zu dem Gewicht der Vorrichtung, wodurch der Bohrvorgang begünstigt wird. Nach Bohrung der ringförmigen Ausnehmung in dem Fels wird die Bohrvorrichtung an dem Seilgehänge aus dem Bohrrohr 16 herausgezogen, und, wie in Fig. 4 dargestellt, wird der Felskern 33 durch einen Fallmeissel 34 aufgebrochen, worauf die Teile des Felskernes durch ein Greiforgan aus dem Bohrloch entfernt werden. Hierauf wird die Bohrvorrichtung erneut in das Bohrrohr abgesenkt, und der Bohrvorgang wiederholt sich.

Die Fig. 2 entspricht der Fig. 1 mit der Ausnahme, dass eine mit einem Bohrrohr 16 ausgestattete Bohrung grösseren Durchmessers vorliegt. Die Bohrvorrichtung entspricht der Bohrvorrichtung gemäss Fig. 1, wobei ein an dem Durchmesser des Bohrrohres angepasstes rohrförmiges Gehäuse la, am Gehäuse 12 der Klemmvorrichtung an dem Durchmesser des Bohrrohres 16 angepasste Führungsflügel 22a und Klemmbacken 14a vorgesehen sind. Alle übrigen Teile der Bohrvorrichtung sind unverändert, so dass lediglich die oben erwähnten Teile ausgewechselt werden müssen. Zu diesem Zwecke sind diese Teile so ausgebildet, dass sie schnell und zuverlässig auf den Baustellen ausgetauscht werden können. Das Rückschlagventil 19 ist in Fig. 2 fortgelassen.

Die Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Bohrvorrichtung gegenüber der Fig. 1. Die Abwandlung besteht im wesentlichen in der Ausgestaltung des Bohrers. Das rohrförmige, die als Dreh- und Schlagbohrer ausgebildeten Meisselwerkzeuge 23,24 aufnehmende Gehäuse 1 besitzt einen mittigen, mit dem Boden des Bohrloches in Eingriff bringbaren Absetzring 31, ein anschliessendes, mit einer Kugel 29 verschliessbares Sedimentgehäuse 28 und ein an dieses anschliessendes Traggehäuse 27 geringeren Durchmessers, und die Meisselwerkzeuge 23,24 sind längsver-schieblich in dem den Sedimentbehälter 28 aufweisenden Teil des rohrförmigen Gehäuses 1 angeordnet und tragen an ihren freien Enden ein ringförmiges, die Antriebsorgane der Meisselwerkzeuge 23,24 enthaltendes Gehäuse 25, das über flexible Leitungen 7a, mit dem Gestänge 6a verbunden ist. Das Antriebsorgan 13 des rohrförmigen Gehäuses ist fest mit den seiner Führung dienenden Leisten 35a des Gehäuses 12a der Klemmvorrichtung 14,12a verbunden. Die Kronen 26 der Meisselwerkzeuge 23,24 sind konisch sich erweiternd, das Bohrrohr 16 des Bohrloches unterschneidend ausgebildet und besitzen eine einseitige mit der Oberfläche der Meissel-welle fluchtende ebene Abflachung, und die konischen oder schraubenförmigen Oberflächen der Kronen 26 bilden eine Leitfläche, die bei Eingriff mit dem Bohrrohr 16 die Kronen 26 derart dreht, dass ihre Abflachung dem Bohrrohr 16 zugewandt ist.

Der Drehantrieb des rohrförmigen Gehäuses 1 erfolgt über das Traggehäuse 27 und das Hohlgestänge 6a, das auch als Zuführung des Druckmediums für die im Gehäuse 25 angeordneten Antriebe der Meisselwerkzeuge 23,24 über die

Zuführungsleitungen 7a und damit gleichzeitig zur Zuführung der als Spülmedium dienenden Druckluft dient.

Das als Dreh- und Spülkopf ausgebildete Antriebsorgan 13 des Traggehäuses 27 ist mit den Führungsleisten 35a durch s die Führungsflügel 42 durchgreifende Schrauben 30 in axialer Richtung festgelegt. Die Arbeitsweise dieser Bohrvorrichtung ist folgende:

Die Bohrvorrichtung wird zunächst mit dem, vorzugsweise mit elastischem Kunststoff gepolsterten Absetzring 31 auf io dem Baustellenplanum in einem entsprechenden, nicht dargestellten Führungsrohr abgestellt, wobei sich das die Meisselwerkzeuge 23,24 tragende Gehäuse 25 in der oberen strichpunktierten Stellung 25a befindet und die Bohrkronen 26 in ihrer höchsten nicht dargestellten Stellung oberhalb des 15 Absetzringes 31 befinden. Das Windenseil wird am Drahtseilgehänge 21 befestigt, die Bohrvorrichtung wird aufgenommen und in das Bohrrohr 16 abgesenkt, bis der Absetzring 31 auf der Felssohle 32 aufsetzt. Dann wird die Bohrvorrichtung ca. 2 bis 5 cm angehoben, und die Klemmbacken 14 20 v/erden mit Hilfe der Kolben-Zylinderanordnungen 15 in der vorbeschriebenen Weise festgeklemmt. Das hierfür erforderliche Kugelventil 19 ist fortgelassen. Sobald sich ein entsprechender Druck, ca. 3 bar, in der Pressluftleitung 18 aufgebaut hat, öffnet das Rückschlagventil 19, und das Antriebsorgan 25 13 beginnt das Traggehäuse 27 und damit das rohrförmige Gehäuse 1 um die Bohrungsachse zu drehen, und die in dem Gehäuse 25 angeordneten Antriebsorgane v/erden, wie zu Fig. 1 beschrieben, mit Pressluft beaufschlagt, die auch als Spülmedium dient.

30 Der Bohrvorschub des Gehäuses 25 kann beispielsweise durch Federkraft oder durch Gewichte erhöht werden. Normalerweise reicht jedoch das Eigengewicht des Gehäuses 25 einschliesslich der Meisselwerkzeuge 23,24 und der Bohrkronen 26 aus. Der Aufwärtshub des Gehäuses 24 erfolgt bei-35 spielsweise mit einem pneumatischen Zylinder oder mit Hilfe eines zweiten Windenseiles, die nicht dargestellt sind.

Die Fig. 5 zeigt die Gesamtanordnung einer bekannten Bohreinrichtung. An einem Fahrzeug 36 ist ein Gittermast mit einem Mäkler 37 angeordnet mit einem Drehtisch 38. Über die Teleskopkellystangen 39,40,41 und über den Flansch 11 und das Hohlgestänge 6 wird der Felsbohrer mit seinem Ringgehäuse 1 angetrieben, und die Meisselwerkzeuge 2 erhalten die Pressluft und die Spülmittelzufuhr, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der Bohrer wird mittels der Teleskopkellystangen 39,40,41 wie bekannt in das Bohrloch ein- und ausgefahren.

Die Fig. 6 zeigt den Felsbohrer gemäss Fig. 5 in vergrös-sertem Massstab. Dieses Anwendungsbeispiel zeigt die besonders vorteilhafte Verwendbarkeit des gleichen Felsbohrers als Teil der Bohrvorrichtung gemäss Fig. 1 bei der Verwendung eines bekannten Dreh-Bohrgerätes. Diese Ausführungsform kommt insbesondere für nicht allzu tiefe Bohrungen in mittelhartem bis sehr hartem Fels vorteilhaft zur ss Anwendung.

Die Figur 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform gemäss Fig. 3, bei der die Meisselwerkzeuge 23,24 nach ausssen divergierend angeordnet sind zur Herstellung einer Bohrlocherweiterung, die erforderlich ist, wenn die Beton-co pfähle einen verstärkten Fuss erhalten sollen. Zum Bohren des zylindrischen Teiles des Bohrloches wird ein Bohrer verwendet, wie er in Fig. 3 gezeigt ist. Soll das Bohrloch eine Erweiterung, beispielsweise für einen verstärkten Fuss des Betonpfeilers erhalten, wird statt des Bohrers gemäss Fig. 3 65 der in Fig. 7 gezeigte Bohrer mit dem Antriebsorgan 13 verbunden und in das Bohrloch bis auf den Grund abgesenkt, wobei die Meisselwerkzeuge 23,24 sich in der gestrichelten Lage 25a befinden. Nach Absenkung wird der Bohrer über

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das Antriebsorgan 30 wie bei Fig. 3 in Betrieb gesetzt, wobei die Meisselwerkzeuge 23,24 entsprechend ihrer Neigung bei Erreichen der gestrichelten Stellung 25b einen sich konisch erweiternden Ringspalt in den Fels einarbeiten. Nach Herstellung des Ringspaltes werden die Meisselwerkzeuge 23,24 in die Stellung 25a zurückgezogen, und die Bohrvorrichtung aus dem Bohrloch herausgezogen, wobei der konisch sich erweiternde Kern in üblicher Weise gespalten und ausgeräumt wird. Beim Ausgiessen mit Beton erhält der Betonpfeiler einen erweiterten Fuss. ,

Der erfindungsgemässe Bohrer ist inbesondere aus folgenden Gründen gegenüber den bekannten Bohrern erheblich vorteilhafter. Zufolge der hohen spezifischen Wirkung der Meisselwerkzeuge 2,23,24 wird auch in sonst nur relativ langsam oder fast gar nicht zu durchbohrendem Fels eine wirtschaftlich vertretbare Bohrgeschwindigkeit erreicht.

Zufolge der guten Führung des Bohrers im Bohrrohr und infolge der hohen spezifischen Meisselwirkung können verhältnismässig gut, auch schräg einfallende Felszonen gebohrt werden, die allgemein als sehr schwierig gelten.

Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Bohrvorrichtungen mit Klemmvorrichtung sind im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen auch Felsbohrungen in praktisch jeglichem Fels in sehr grosser Tiefe, bei Durchführung von 5 Tiefbohrungen möglich, da die Vorrichtung am Drahtseil hängend ins Bohrloch eingefahren wird und nur eine Pressluftleitung 18 zur Bohrstelle herabgeführt werden muss, die sowohl der Versorgung der verschiedenen Antriebsorgane als auch der Steuerung und der Zuführung des Spülmediums io dient. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auch vorhandene Dreh- und Spülbohrgeräte praktisch unverändert mit einem Felsbohrer gemäss Fig. 5 und 6 verwendet werden können, wobei alle Vorteile ausser der praktisch unbegrenzten Bohrtiefe genutzt werden können. 15 Die erfindungsgemässe Bohrvorrichtung kann auch bei unveränderter Klemmvorrichtung und unverändertem Dreh- und Spülkopf auch für den Betrieb vorhandener Kern-rohre und Rollenmeissel benutzt werden bei praktisch unbegrenzter Bohrtiefe, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Erfindung zusätzlich erhöht wird.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. In ein im felshaltigen Gestein vorzutreibendes Bohrloch absenkbare Bohrvorrichtung, bestehend aus einem Antriebsorgan, einem von diesem in Drehung versetzbaren Bohrer, einem Bohrrohr ( 16) und einer mit der Innenwand des Bohr- s loches beziehungsweise der seiner Auskleidung dienenden Rohrwandung in Eingriff bringbaren, der Übertragung des Drehmomentes des Antriebsorganes auf den Bohrer dienenden Klemmvorrichtung, die als Einheit miteinander verbunden an einem Windenseil oder einem Bohrgestänge befe- io stigbar sind, wobei der Bohrer gegenüber der Klemmvorrichtung um einen einem Arbeitshub entsprechenden Bereich axial zum Bohrrohr (16) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer aus einem rohrförmigen, mit seinem Aussendurchmesser dem Bohrlochdurchmesser ent- is sprechenden, eine oberseitige Bodenplatte (4) oder einen Sedimentbehälter (8,28) aufweisenden Gehäuse (1) besteht,

in dem mehrere von in gegenseitigen Abständen angeordnete, achsparallele, der Freilegung eines Bohrkernes dienende, mit Bohrkronen (3,26) ausgestattete Meisselwerk- 20 zeuge (2,23,24) angeordnet sind, die mittels zusätzlicher Antriebsorgane der Erteilung von axial gerichteten Schlagimpulsen und/oder zusätzlichen Rotationsbewegungen dienen.

2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 zeichnet, dass die Klemmvorrichtung (12,14), das Antriebsorgan (13) für das rohrförmige Gehäuse und die Antriebsorgane der Meisselwerkzeuge (2,23,24) durch ein gemeinsames pneumatisches oder hydraulisches Medium betätigbar sind, und dass zwischen der Klemmvorrichtung (12,14) und 30 den Antriebsorganen für das rohrförmige Gehäuse (1) und die Meisselwerkzeuge (2,23,24) in der das Medium führenden Leitung (18) ein eine gleichzeitige Betätigung der Klemmvorrichtung und der Antriebsorgane verhinderndes Rückschlagventil ( 19) angeordnet ist. 35

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PATENTANSPRÜCHE

3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (12,14), das Antriebsorgan (13)fürdas rohrförmige Gehäuse ( 1 ) und das rohrförmige Gehäuse ( 1 ) durch ein Hohlgestänge (6,10) miteinander verbunden sind, dem das Antriebsmedium durch 40 die Leitung (18) oder durch das Bohrgestänge (39,40,41 ) zuführbar ist, und dass an dem Hohlgestänge (6,10) vorzugsweise flexible Zuführungen (7,7a) zur Betätigung der Meisselwerkzeuge (2,23,24) und der Klemmvorrichtung (12,14) angeordnet sind. 45

4. Bohrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der an dem rohrförmigen Gehäuse (1) befestigte Teil (6) und der als Antriebswelle des rohrförmigen Gehäuses (1) dienende Teil (10) des Hohlgestänges (6,10) miteinander durch einen Flansch (11) lösbar verbunden sind, so

5. Bohrvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bodenplatte (4) des rohrförmigen Gehäuses (1) eine mit dieser (4) luftdicht verbundene, die Antriebsorgane für die Meisselwerkzeuge enthaltende Anschlussplatte (5) angeordnet ist, die über die Zuführungen ss (7) mit dem in dem Hohlgestänge (6,10) fliessenden Druckmedium verbunden ist.

6. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen auf der Anschlussplatte (5) angeordneten Sedimentbehälter (8), aus welchem das Bohr- 60 klein durch das der Betätigung der Antriebsorgane für die Meisselwerkzeuge (2,23,24) dienende Druckmedium ausgetragen wird.

7. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (12, 6s 14) ein unterhalb der Klemmbacken (14) sich erstreckendes, axial zum Bohrloch gerichtetes Gehäuse (12) besitzt, in dem das der Drehung des rohrförmigen Gehäuses (1) dienende

Antriebsorgan (13) axial verschiebbar aufgenommen ist.

8. Bohrvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des unterhalb der Klemmbacken (14) liegenden Gehäuses (12) radial nach aussen gerichtete, einander diametral gegenüberliegende, der Führung dieses Gehäuses (12) in dem Bohrloch dienende Flügel (22) befestigt sind.

9. Bohrvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das unterhalb der Klemmbacken (14) liegende Gehäuse (12) einander diametral gegenüberliegende nach innen gerichtete, das Gehäuse des Antriebsorganes (13)

gegen Drehung sichernde Leisten aufweist.

10. Bohrvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung an Bohrlöcher unterschiedlicher Durchmesser die Klemmbacken (14), die Flügel (22) und das rohrförmige Gehäuse (1) mit dem Sedimentbehälter (8) austauschbar angeordnet sind.

11. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kronen (26) der als Drehoder Dreh-Schlagbohrer ausgebildeten Meisselwerkzeuge (23,24) konisch sich erweiternd, das Bohrrohr (16) des Bohrloches unterschneidend ausgebildet sind und eine einseitige mit der Oberfläche der Meisselwelle fluchtende ebene Abflachung besitzen, und dass die konischen oder schraubenförmigen Oberflächen der Kronen (26) eine Leitfläche bilden, die bei Eingriff mit dem Bohrrohr ( 16) die Kronen (26) derart dreht, dass ihre Abflachung dem Bohrrohr (16) zugewandt ist.

12. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige, die als Drehoder Dreh-Schlagbohrer ausgebildeten Meisselwerkzeuge (23,24) aufnehmende Gehäuse (1) aus einem mittigen, mit dem Boden des Bohrloches in Eingriff bringbaren Absetzring (31), aus einem anschliessenden, mit einer Kugel (29) ver-schliessbaren Sedimentgehäuse (28) und aus einem an dieses anschliessenden Traggehäuse (27) geringeren Durchmessers besteht, und dass die Meisselwerkzeuge (23,24) längsver-schieblich in dem den Sedimentbehälter (28) aufweisenden Teil des rohrförmigen Gehäuses (1) angeordnet sind und an ihren freien Enden ein die Antriebsorgane der Meisselwerkzeuge (23,24) enthaltendes Gehäuse (25) tragen, das über flexible Leitungen (7a) mit dem Gestänge (6a) verbunden ist.

13. Bohrvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die als Dreh- oder Dreh-Schlagbohrer ausgebildeten Meisselwerkzeuge (23,24) nach aussen divergierend geneigt angeordnet sind.

14. Bohrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsorgan (13) des rohrförmigen Gehäuses (1) mit den seiner Führung dienenden Leisten des Gehäuses (12a) der Klemmvorrichtung (12,14) fest verbunden ist.

15. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Gehäuse ( 1 ) ein mittiges, gegenüber den Meisselwerkzeugen (2,23,24) vorstehendes, der Herstellung einer Pilotbohrung dienendes Meisselwerkzeug besitzt.

16. Bohrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 15, gekennzeichnet durch einen zwischen dem rohrförmigen Gehäuse (1) und dem Bohrloch gebildeten Ringspalt (9),

über welchen das aus den Meisselwerkzeugen (2) austretende Antriebsmedium als Spülmedium das Bohrklein aus dem Sedimentbehälter (8,28) überführt.

17. Bohrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Bohrgestänges (39,40, 41) das rohrförmige Gehäuse (1) durch den Drehtisch (38) in Drehung versetzbar ist, und dass das Bohrgestänge (39,40, 41 ) der Zufuhr des Druckmediums für die Antriebsorgane der Meisselwerkzeuge (23,24) dient.

18. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere für die Herstellung geneigter oder horizontaler Bohrungen das rohrförmige Bohrgehäuse (1) am Aussenumfang mit Führungsorganen, beispielsweise Führungsrollen oder Wälzlagern ausgestattet ist.

19. Verwendung der Bohrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 18 zur Herstellung eines Bohrloches in einem Felsen, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein kreisförmiger dem Aussendurchmesser des Bohrloches entsprechender Ringspalt hergestellt wird und anschliessend der Bohrkern mit einem Fallmeissel oder wenigstens einem pneumatisch, hydraulisch und mechanisch bewegbaren Spaltkeil oder durch Sprengung gebrochen und mit einem Greifwerkzeug entfernt wird.