DD249305A5 - Bohrmaschine mit einem ueber ein verlaengerbares bohrgestaenge antreibbaren bohrkopf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine mit einem ueber ein verlaengerbares Bohrgestaenge antreibbaren Bohrkopf, zum absteigenden Grosslochbohren im Erdreich oder Gestein und mit einer in ihm angeordneten Spuelvorrichtung, von der das Bohrgut mit einem Fluid gemischt und dieses Bohrgut-Fluid-Gemisch ueber eine Steigleitung vom Bohrkopf hinweg transportierbar ist, die sowohl beim gestaengelosen Schachtbohren als auch beim Grosslochbohren mittels eines ueber ein verlaengerbares Bohrgestaenge antreibbaren Bohrkopfes nach dem Prinzip pneumatischer oder hydraulischer Druckfoerderung bei hohem Wirkungsgrad wirtschaftlich einsetzbar ist, bei welcher im Bohrkopf eine vom Bohrgestaenge antreibbare Schleuse angeordnet und die Abstuetzvorrichtung gegen Verdrehungen gesichert ist. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine mit einem über ein verlängerbares Bohrgestänge von einer außerhalb des Bohrloches angeordneten Antriebsmaschine antreibbaren Bohrkopf zum absteigenden Großlochbohren im Erdreich oder Gestein, mit einer Abstützvorrichtung sowie mit einer Spülvorrichtung, von welcher ein Fluid über eine Falleitung in der Nähe des Bohrkopfes gefördert, dort mit dem Bohrgut gemischt und sodann dieses Bohrgut-Fluid-Gemisch über eine durch das Bohrgestänge verlaufende Steigleitung vom Bohrkopf bis mindestens zum Bohrlochmund transportierbar ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine bekannte Bohrmaschine dieser Art nach der DE-PS 2849245 und BRAUNKOHLE, Heft 7,1983, Seite 212, bewirkt die Förderung dadurch, daß nach dem bekannten Lufthebe-Bohrverfahren Druckluft in die Steigleitung eingeführt und so ein Auftrieb in der Leitung erzeugt wird. Voraussetzung ist die Vollfüllung des Bohrloches mit Spülflüssigkeit, ein Umstand, der vielfach nicht akzeptabel ist, z. B. bei Blindschächten und bei quellendem, löslichem und/oder klüftigem Gestein. Nach dem Gegenstand der DE-PS 2849245 ist in der Nähe des Bohrkopfes eine drehbare Abstützvorrichtung vorgesehen, die jedoch nicht zur Momentenabstützung eines im Bohrkopf angeordneten und vom Bohrgestänge antreibbaren Getriebes dient. Sie kann daher nicht zum Antrieb eines Förderaggregates herangezogen werden.

Da sich die vorliegende Erfindung auf Großlochbohrmaschinen beschränkt, scheiden solche mit Direktspülung aus, weil dabei die zur Bohrgutförderung erforderliche Steiggeschwindigkeit im Bohrloch nicht erreicht wird. Die weiterhin bekannte hydraulische Saugförderung benötigt ebenfalls die Vollfüllung des Bohrloches mit Spülflüssigkeit. Die pneumatische Saugförderung wiederum hat den Nachteil einer durch den atmosphärischen Luftdruck gegebenen Grenze der Förderhöhe sowie eines sehr hohen Geräte- und Energieaufwandes.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Mangel bei der Förderung des Bohrgutes zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die beim Schachtbohren mittels eines über ein verlängerbares Bohrgestänge antreibbaren Bohrkopfes nach dem Prinzip pneumatischer oder hydraulischer Druckförderung bei hohem Wirkungsgrad wirtschaftlich einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bohrkopf eine vom Bohrgestänge antreibbare Schleuse angeordnet und daß die Abstützvorrichtung gegen Verdrehungen gesichert ist. Dabei kann die Schleuse sowohl als Zellenradschleuse als auch als Kammerschleuse ausgebildet sein. Durch diese Ausbildung wird das Bohrgut-Fluid-Gemisch in der Nähe des Bohrkopfes in eine Schleuse eingeführt und von dort mittels einer Druckförderung hydraulisch oder pneumatisch über eine Steigleitung zum Bohrlochmund transportiert. Zu diesem Transport wird bei hydraulischer Förderung nur noch eine oberhalb des Bohrlochmundes befindliche Pumpe und bei pneumatischer Förderung nur noch ein Kompressor an die Faileitung angeschlossen. Das über die Falleitung zur Schleuse gedrückte Fluid entleert daraus kontinuierlich das zuvor über die Spülvorrichtung eingefüllte Bohrgut bzw. Bohrgut-Fluid-Gemisch. Eine derartige Bohrmaschine erfordert weder mehrere Hauptförderpumpen und den mit ihnen behafteten großen Verschleiß noch die damit verbundenen hohen Betriebskosten. Ferner ist bei dieser Bohrmaschine und ihrer umgekehrten Druckförderung der bei den bislang bekannten mit über ein verlängerbares Bohrgestänge antreibbaren Bohrköpfen erforderliche Packer entbehrlich, der von seiner Funktion, seiner Dichtheit gegen das Gebirge und seinen Haltekräften, insbesondere bei großen Bohrlöchern, mit erheblichen Problemen behaftet ist.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß bei einer bekannten gattungsfremden Schachtbohrmaschine eine pneumatische Hauptförderung im Schacht mit einer bewährten Zellenrad-Blasmaschine bekannt ist. Die dort offenbarten Kammer- und Zellenrad-Blasmaschinen lassen sich jedoch nicht auf eine Bohrmaschine der erfindungsgemäßen Gattung übertragen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Schleuse eine koaxial mit dem Bohrgestänge im Zentrum des Bohrkopfes angeordnete Zellenradschleuse, deren Zellenrad mit dem Bohrgestänge in Antriebsverbindung steht. Dabei kann das Zellenrad sowohl über ein vorgeschaltetes, an der Abstützvorrichtung abgestütztes Planetengetriebe als auch über ein anderes zwischen ihm und dem Bohrgestänge befindliches Getriebe in Drehungen versetzt werden.

Als besonders vorteilhaft hat sich ein Bohrkopf erwiesen, der mit einem Planetengetriebe und einem Pilotbohrer versehen ist, wobei der Hohlkanal der Hauptwelle mit einem Auslaßkanal der Zellenradschleuse verbunden ist. Das Zellenradgehäuse wird von einem Kopfteil, von einem Mantel des Pilotbohrers und von einem Boden gebildet, wobei das Kopfteil und der Boden drehfest mit dem Pilotbohrer verbunden sind und zwischen Kopfteil und Boden das Zellenrad mit der Zellen radwelle mit höherer Drehzahl und/oder gegenläufig drehbar ist. Dabei ist die Relativ-Drehzahl von Zellenrad und Zellenradgehäuse so ausgebildet, daß in Verbindung mit der Fall- und Steigleitung die gewünschte Druckförderung mit der erforderlichen Geschwindigkeit und Austragungseffektivität des Bohrgut-Fluid-Gemisches erfolgt.

Um das Bohrgut kontinuierlich in die Zellenradschleuse zu fördern, ist der Pilotbohrer außer mit stirnseitigen Bohrwerkzeugen mit einer Schneckenwendel am äußeren Gehäusemantel versehen. Die Schneckenwendel fördert das sich in der Nähe der stirnseitigen Bohrwerkzeuge ansammelnde Bohrgut zum Kopfteil des Zellenradgehäuses. Da das Zellenrad am Umfang geschlossen und über eine Einlaßöffnung im Kopfteil des Zellenradgehäuses beschickbar und durch den gleichfalls im Kopfteil befindlichen Auslaßkanal entleerbar ist, gelangt von der Schneckenwendel am Pilotbohrer hochgefördertes Bohrgut dann in die Zellenradschleuse, wenn in mindestens der Höhe der Einlaßöffnung der Zellenradschleuse die Schneckenwendel endet.

Außerdem sind in mindestens der Höhe der Einlaßöffnung der Zellenradschleuse Erweiterungsbohrwerkzeuge angeordnet, z. B.

Planeten-Schrämscheiben, Rollenwerkzeuge oder dgl., so daß das Bohrgut von den bearbeiteten Flächen in Richtung auf den Pilotbohrer und damit in Richtung auf die Einlaßöffnung der Zellenradschleuse fließen kann.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Zellenrad von einer Zellenradwelle antreibbar, die eine Längsbohrung und mehrere oberhalb und unterhalb des Zellenrades davon abzweigende Radialbohrungen aufweist, von denen die oberhalb des Zellenrades befindlichen Radialbohrungen in einem vom Kopfteil des Zellenradgehäuses umgriffenen Ri ng kanal enden, in dem die Zuleitung für das Fluid einmündet. Die unterhalb des Zellen rades in der Zentralwelle angeordneten Radialbohrungen münden und einen im Boden des Zellenradgehäuses endenden Erweiterungskanal ein.

Um einerseits die Dichtheit des Bodens zum Zellenrad zu gewährleisten und um andererseits dem im Füllbereich und in dem noch in der Beschreibung näher zu erläuternden Überdeckungsbereich des Zellenrades auftretenden Fluid-Druck mit angemessener Kraft entgegenzuwirken, ist der Boden des Zellenradgehäuses axial auf der Zellenradwelle entgegen der Kraft von mindestens einem Energiespeicher verschieblich und gegen das Zellenrad andrückbar. Dieser Energiespeicher besteht aus am Boden angeordneten mechanischen oder pneumatischen Federn, die sich mit einem Ende gegen den Boden und ihrem anderen Ende gegen eine Innenwandung des Pilotbohrers abstützen.

Im Auslaßbereich des Zellenrades findet aufgrund des dort anstehenden Fluid-Druckes die größte Druckbeaufschlagung statt.

Um speziell in diesem Bereich den Boden des Zellenradgehäuses mit dem erforderlichen Anpreßdruck gegen das drehende Zellenrad anzustellen, ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in diesem Bereich der größten Druckbeaufschlagung der Boden des Zellenradgehäuses mit mindestens einer Zylinder-Kolben-Einheit versehen, deren eines Kolbenende von dem Bohrgut-Fluid-Gemisch beaufschlagt und deren Zylinder von einer Ausnehmung im Boden gebildet ist, während sich das andere Kolbenende gegen die Innenwandung des Pilotbohrers abstützt.

In Umlaufrichtung des Zellenrades ist zwischen der Auslaß- und der Einlaßöffnung im Kopfteil oder im Boden des Zellenradgehäuses eine Entspannungsöffnung angeordnet, die mit einem im freien Raum des Bohrloches endenden Entspannungskanal verbunden ist.

Die Schleuse besteht vorteilhaft aus einer Kammerschleuse.

Die Abstützvorrichtung für den Bohrkopf besteht aus mindestens einem Nutenfräser mit jeweils mindestens einer zugeordneten Führungskufe, wobei der Nutenfräser über ein Getriebe mit dem Bohrgestänge in Antriebsverbindung steht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Bohrmaschine ist vorgesehen, daß ihre Abstützvorrichtung aus mindestens zwei Paaren diametral zueinander angeordneter Führungskufen besteht, von denen ein Paar in der Nähe des Bohrkopfes und das andere Paar in einem deutlichen Abstand davon angeordnet ist und beide Paare der Führungskufen über ein besonders biegesteifes Verbindungsglied, z. B. ein besonders verdicktes Bohrgestänge, in Verbindung stehen.

Dabei ist vorgesehen, daß mindestens ein Nutenfräser und/oder eine Führungskufe der Abstützvorrichtung entgegen der Kraft einer vorgespannten Feder radial nach innen verschieblich sind, wobei zweckmäßig die dem Bohrlochmund nächstgelegene Führungskufe an ihrer Oberseite als Schneide ausgebildet ist.

Neben dem Bohrgestänge ist im Bohrloch eine Rohrleitung oder ein Schlauch für die Zufuhr des Fluids angeordnet und an die Zuleitung im Bohrkopf angeschlossen.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn am Bohrgestänge mindestens eine nicht rotierende Gestängeführung mit einer in die von Nutenfräsern gebildeten Nuten in der Bohrlochwandung eingreifende Kufe angebracht ist und die Rohrleitung oder der Schlauch für die Zufuhr des Fluids an dieser Gestängeführung befestigt ist.

Ausführungsbeispiele

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1: eine Gesamtansicht der neuen Bohrmaschine mit einem verlängerbaren Bohrgestänge und einem darüber von einer

außerhalb des Bohrloches angeordneten Antriebsmaschine antreibbaren Bohrkopf; Fig. 2: einen Schnitt entlang der Linie ll/ll von Fig. 1; Fig.3: die Ausschnittvergrößerung III von Fig. 1 im Längsschnitt, und Fig.4: einen Schnitt entlang der Linie IV/IVvon Fig. 3 durch die Zellenradschleuse.

Die neue Bohrmaschine 27 gemäß den Fig. 1 bis 3 weist ein verlängerbares Bohrgestänge 28 auf, welches mit einer außerhalb des Bohrloches 29 angeordneten Antriebsmaschine 31 verbunden ist und den Bohrkopf 32 antreibt. Im Pilotbohrer 33 des Bohrkopfes 32 ist die Schleuse 30 angeordnet, die zu den Fig. 3 und 4 näher beschrieben wird. Der Bohrkopf 32 ist mit einer gegen Verdrehungen gesicherten Abstützvorrichtung 34 ausgerüstet. Die Steigleitung wird von einem durch die Hauptwelle 35' und das verlängerbare Bohrgestänge 28 verlaufenden Hohlkanal 35 gebildet. Die Falleitung 36 besteht im vorliegenden Fall aus einer -Rohfleitung_Qde_r_ejnem Schlauch und ist an einer Gestängeführung 37 befestigt, die mit Kufen 37' in Nuten 38 eingreift, die zuvor von Nutenfräsern 39 in der Bohrlochwandung 29' eingefräst werden, die zu der Abstützvorrichtung 34 des Bohrkopfes 32 gehören. Diese Abstützvorrichtung 34 weist außer den Nutenfräsern 39 jeweils mindestens eine diesen Nutenfräsern 39 zugeordnete Führungskufe 40 auf. Die Nutenfräser 39 stehen über ein nicht dargestelltes Getriebe mit dem Bohrgestänge 28 in Antriebsverbindung.

Im dargestellten Fall besteht die Abstützvorrichtung 34 aus mindestens zwei Paaren diametral zueinander angeordneten Führungskufen 40, von denen ein Paar in der Nähe des Bohrkopfes 32 und das andere Paar in einem deutlichen Abstand A davon angeordnet ist, wobei beide Paare der Führungskufen 40 über ein besonders biegesteif es Verbindungsglied 41, z. B. ein an dieser Stelle besonders verdicktes Bohrgestänge, in Verbindung stehen. Mindestens ein Nutenfräser 39 und/oder eine Führungskufe 40 der Abstützvorrichtung 34 sind gegen die Kraft einer vorgespannten Feder 42 radial nach innen verschieblich. Die dem Bohrlochmund 16 nächstgelegene Führungskufe 40 ist an ihrer Oberseite 40' als Schneide ausgebildet, um ein Hochziehen des Bohrkopfes 32 bei Konvergenz des Bohrloches 29 zu erleichtern. Diese Führung der Kufen 37' der Gestängeführungen 37 in den Nuten 38 erlaubt eine sichere Halterung der Falleitung 36 ohne Gefahr einer Verwicklung mit dem Bohrgestänge 28. Auf diese Weise kann ein aufwendiges Mehrkanalgestänge entfallen.

Die neben dem Bohrgestänge 28 im Bohrloch 29 verlaufende Rohrleitung bzw. der Schlauch der Falleitung 36 für die Zufuhr des Fluids ist an die Zuleitung 43 zur Schleuse 30 im Bohrkopf 32 angeschlossen. Diese Zuleitung 43 ist aus Fig. 3 ersichtlich, anhand derer nachfolgend die im Pilotbohrer 33 des Bohrkopfes 32 befindliche Schleuse 30 beschrieben wird. Diese Schleuse 30 ist koaxial mit dem Bohrgestänge 28 im Zentrum des Bohrkopfes 32 angeordnet, wobei das Zellenrad 44 über eine Zellenradwelle 45 mit dem Bohrgestänge 28 in Antriebsverbindung steht.

Im vorliegenden Fall ist der Bohrkopf 32 mit einem nicht dargestellten Planetengetriebe versehen, über welches die aus Fig. 1 ersichtlichen Schrämscheiben 46 angetrieben werden.

Das in Fig. 3 im Pilotbohrer 33 dargestellte ZeIlenradgehäuse 47 wird von einem Kopfteil 47', von einem Teil des Mantels 47" des Pilotbohrers 33 und einem Boden 47"' gebildet. Das Kopfteil 47' und der Boden 47"' sind drehfest mit dem Piiotbohrer 33 verbunden. Zwischen dem Kopfteil 47' und dem Boden 47"' ist das Zellenrad 44 mit der Zellenradwelle 45 drehbar angeordnet. Der Pilotbohrer 33 ist mit stirnseitigen Bohrwerkzeugen 48 und einer Sch necken wendel 49 am äußeren Mantel 47" versehen. Das Zellenrad 44 ist an seinem Umfang geschlossen und über eine Einlaßöffnung 50 mit dem Bohrgut-Fluid-Gemisch 51 im Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 beschickbar und durch den gleichfalls im Kopfteil 47' befindlichen Auslaßkanal 52 entleerbar. Mit diesem Auslaßkanal 52 der Schleuse 30 ist der Hohlkanal 35 des Bohrgestänges 28 verbunden, über den das Bohrgut-Fluid-Gemisch 51 über den Bohrlochmund 16 hinaus ausgetragen wird.

Da sich der Pilotbohrer 33 in einer vom Getriebe des Bohrkopfes 32 abhängigen Drehzahl dreht, dreht sich mit seinem Mantel 47" auch die Schneckenwendel 49. Dadurch wird das Bohrgut von der Bohrlochsohle 8 in Richtung der Pfeile 53 nach oben bis mindestens zur Höhe der Einlaßöffnung 50 im Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 gefördert. In mindestens der Höhe dieser Einlaßöffnung 50 sind die aus Fig. 1 ersichtlichen Erweiterungs-Bohrwerkzeuge in Form der Planeten-Schrämscheiben 46 angeordnet, um damit den Fluß in Richtung des Pfeiles 54 des Bohrguts in Richtung auf die Einlaßöffnung 50 zu begünstigen. Das da runter befindliche ZeI I en rad 44 wird von der Zellen radwelle 45 angetrieben. Die Zellenradwelle 45 weist eine Längsbohrung 55 und mehrere oberhalb und unterhalb des Zellenrades 44 davon radial abzweigende Radialbohrungen 56; 57 auf, von denen die oberhalb des Zellenrades 44 befindlichen Radialbohrungen 56 in einem vom Kopfteil 47'des Zellenradgehäuses 47 umgriffenen Ringkanal 58 enden, in dem die Zuleitung 43 für das Fluid einmündet. Die unterhalb des Zellenrades 44in der Zellenradwelle 45 angeordneten Radialbohrungen 57 münden in einen im Boden 47"' des Zellenradgehäuses 47 endenden Erweiterungskanal 59.

Dieser Boden 47" des Zellenradgehäuses47 ist axial auf der Zellenradweile 45 entgegen der Kraft von Energiespeichern gegen das Zellenrad 44 andrückbar. Die Energiespeicher bestehen nach einer ersten Alternative aus am Boden 47"' angeordneten Federn 60, die sich mit einem Ende 60'gegen den Boden47"'desZellenradgehäuses47und mit ihrem anderen Ende 60" gegen eine Innenwandung 62 des Pilotbohrers 33 abstützen.

Zur Minimierung der Spalte zwischen dem Zellenrad 44 einerseits und dem Boden 47"' und dem Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 andererseits ist der Boden 47"' des Zellen radgeh äuses 47 in seinem Bereich größter Druckbeaufschlagung mit mindestens einer parallel zur Drehachse 63 der Zellenradweile 45 angeordneten Zylinderkolbeneinheit 61 versehen, deren eines Kolbenende 61'von dem Bohrgut-Fluid-Gemisch 51 beaufschlagt und deren Zylinder von einer Ausnehmung im Boden 47'" gebildet ist, während sich das andere Kolbenende 61" gegen die Innenwandung 62 des Pilotbohrers abstützt. Im dargestellten Fall dreht sich der Pilotbohrer 33 mit seinen Bohrwerkzeugen 48 mit einer vom Getriebe des Bohrkopfes 32 bestimmten Drehzahl, wohingegen sich das Zellenrad 44 relativ dazu mit einer davon unterschiedlichen und entgegengesetzten Drehzahl umdreht. Diese Relativ-Drehzahl zwischen Zellenradgehäuse 47 und Zellenrad 44 ist neben anderen Faktoren, wie beispielsweise die Fließgeschwindigkeit des Bohrgut-Fluid-Gemisches 51, entscheidend für das pro Zeiteinheit durch den Auslaßkanal 52 austragbare Volumen des Bohrgut-Fluid-Gemisches 51. Für diese Effektivität ist aber auch maßgebend die Abdichtung des Zellenrades 44 zum Kopfteil 47' und zum Bodenteil 47"' des Zellenradgehäuses 47. Diese Abdichtung wird im vorliegenden Fall außer durch die oben beschriebene Minimierung der Spalte durch Lippendichtungen 64 bewerkstelligt, die jedoch auch durch andere geeignete Dichtungen ersetzt werden können. Der Ringkanal 58 ist gleichfalls von Lippendichtungen 65 ebenso abgedichtet wie der Erweiterungskanal 59 im Boden 47"' durch weitere Lippendichtungen 66 abgedichtet ist. In diesem Fall kann als Fluid auch Luft verwendet werden. Dies ist insbesondere dort von Vorteil, wo aufgrund eines undichten Gebirges oder aus anderen Gründen eine Flüssigkeit als Fluid unerwünscht ist.

Anhand der Fig. 4 wird abschließend die Funktion der Schleuse 30 beschrieben. Darin sind mit Fig. 3 übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Das Zellenrad 44 dreht sich in Richtung des Pfeiles 67, wohingegen sich das Zellenradgehäuse 47 in Richtung des Pfeiles 68 bewegt. Durch das Zellenrad 44 hindurch sind in Fig.4 im Hintergrund drei unterschiedliche große, durch Schraff uren kenntlich gemachte Überdeckungsbereiche 69; 70; 71 erkennbar, die zum Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 gehören. Das Zellenrad ist mit insgesamt sechs gleich großen Kammern 72 versehen, die im wesentlichen die Form eines Kreisringabschnittes aufweisen. In Drehrichtung des Pfeiles 67 des Zellenrades 44 beginnt dessen Füllung im unschraffierten Feld des Kammerbereichs 73, erfolgt weiter im Kammerbereich 74 und ist im Kammerbereich 75 beendet. Diese drei Kammerbereiche 73; 74; 75 können während dieser Bewegungsphase von dem durch die Einlaßöffnung 50 im Kopf 47' des Zellenradgehäuses 47 einströmenden Bohrgut-Fluid-Gemisch gefüllt werden. Hiernach werden die betreffenden Kammern von dem Überdeckungsbereich 69 im Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 abgedeckt und gegenüber der Einlaßöffnung 50 abgedichtet.

In den Kammerbereichen 76 und 77 erfolgt der Auslaß des Bohrgut-Fluid-Gemisches dadurch, daßüberdiein Fig. 3 dargestellte Zuleitung 43 das Fluid über den Ringkanal 58, die Radialbohrungen 56, die Längsbohrung 55 und erneut über die Radialbohrungen 57 in den Erweiterungskanal 59 strömt und von dort in Richtung des Pfeiles 78 das Bohrgut-Fluid-Gemisch aus den Kammerbereichen 76; 77 der Fig. 4 in den Auslaßkanal 52 drückt, von wo es durch den Hohlkanal35im Bohrgestänge 28 aus dem Bohrlochmund 16 heraustransportiert wird, (siehe Fig. 3 und 1)

In Fig.4 ist an die beiden Kammerbereiche 76; 77 wiederum ein relativ breiter Überdeckungsbereich 70 im Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 angeschlossen, der zu dem noch nachfolgend zu beschreibenden Entspannungsbereich die Kammerbereiche 76 und 77 unbedingt abdichten muß. Dieser Entspannungsbereich schließt sich hieran an und ist mit den schmalen Bereichen 79 und 80 bezeichnet. In dieser Bewegungsphase stehen diese Bereiche 79 und 80 über nicht dargestellte Kanäle vorteilhaft oberhalb des Bohrkopfes 32 mit dem Bohrloch 29 in Verbindung, so daß die in der Auslaßphase unter Druck gesetzten Kammern 72 des Zellenrades 44 diesen Druck entspannen können, ohne daß das Bohrgut-Fluid-Gemisch 51 in der Nähe der Einlaßöffnungen 50 aufgewirbelt und damit der Füllungsgrad der Zellenradschleuse 30 vermindert wird. An diese Entspannungsbereiche 79; 80 schließen sich erneut die Füllungs- bzw. Einlaßbereiche 73; 74; 75 zur erneuten Füllung der einzelnen Kammern 72 an.

Es versteht sich, daß die Erfindung verschiedene Abwandlungen zuläßt. So kann die zur Fig. 3 beschriebene mechanische Zwischenförderung des Bohrgutes 54 durch eine pneumatische oder hydraulische Zwischenförderung bekannter Art ersetzt werden. Und schließlich können die zur Fig. 3 beschriebenen Energiespeicher aus pneumatisch und/oder hydraulisch wirkenden Zylinder-Kolbeneinheiten ersetzt werden.

Claims (21)

1. Patentansprüche:

   1. Bohrmaschine mit einem über ein verlängerbares Bohrgestänge antreibbaren Bohrkopf zum absteigenden Großlochbohren im Erdreich oder Gestein, mit einer Abstützvorrichtung sowie mit einer Spülvorrichtung, von welcher ein Fluid über eine Falleitung in die Nähe des Bohrkopfes gefördert, dort mit dem Bohrgut gemischt und sodann dieses Bohrgut-Fluid-Gemisch über eine durch das Bohrgestänge verlaufende Steigleitung vom Bohrkopf bis mindestens zum Bohrlochmund transportierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bohrkopf (32) eine vom Bohrgestänge (28) antreibbare Schleuse (30) angeordnet und daß die Abstützvorrichtung (34) gegen Verdrehungen gesichert ist.
2. 2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuse (30) eine koaxial mit dem Bohrgestänge (28) im Zentrum des Bohrkopfes (32) angeordnete Zellenradschleuse ist, deren Zellenrad (44) mit dem Bohrgestänge (28) in Antriebsverbindung steht.
3. 3. Bohrmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (32) mit einem Planetengetriebe und einem Pilotbohrer (33) versehen ist, wobei der Hohlkanal (35) der Hauptwelle (35') mit einem Auslaßkanal (52) der Zellenradschleuse (30) verbunden ist.
4. 4. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenradgehäuse (47) von einem Kopfteil (47'), von einem Mantel (47") des Pilotbohrers (33) und von einem Boden (47"') gebildet ist, wobei das Kopfteil (47') und der Boden (47"') drehfest mit dem Pilotbohrer (33) verbunden sind und zwischen Kopfteil (47') und Boden (47"') das Zellenrad ' (44) mit der Zellenradwelle (45) drehbar ist.
5. 5. Bohrkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilotbohrer (33) außer mit stirnseitigen Bohrwerkzeugen (48) mit einer Schneckenwendel (49) am äußeren Mantel (47") versehen ist.
6. 6. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenrad (44) am Umfang geschlossen und über eine Einlaßöffnung (50) im Kopfteil (47') des Zellenradgehäuses (47) beschickbar und durch den gleichfalls im Kopfteil (47') befindlichen Auslaßkanal (52) entleerbar ist.
7. 7. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens der Höhe der Einlaßöffnung (50) im Kopfteil (47') des Zellenradgehäuses (47) Erweiterungsbohrwerkzeuge (46) angeordnet sind und in etwa dieser Höhe die Schneckenwendel (49) endet.
8. 8. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenrad (44) von einer Zellenradwelle (45) antreibbar ist, die eine Längsbohrung (55) und mehrere oberhalb und unterhalb des Zellenrades (44) davon abzweigende Radialbohrungen (56; 57) aufweist, von denen die oberhalb des Zellenrades (44) befindlichen Radialbohrungen (56) in einen vom Kopfteil (47') des Zellenradgehäuses (47) umgriffenen Ringkanal (58) enden, in dem die Zuleitung (43) für das Fluid einmündet.
9. 9. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb des Zellenrades (44) in der Zellenradwelle (45) angeordneten Radialbohrungen (57) in einen im Boden (47"') des Zellenradgehäuses (47) endenden Erweiterungskanal (59) einmünden.
10. 10. Bohrmaschinen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (47"') des Zellenradgehäuses (47) axial auf der Zellenradwelle (45) entgegen der Kraft von mindestens einem Energiespeicher (60; 61) verschieblich und gegen das Zellenrad (44) andrückbar ist.
11. 11. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher aus einer am Boden (47"') angeordneten Feder (60) besteht, die sich mit einem Ende (60') gegen den Boden (47"') und mit ihrem anderen Ende (60") gegen eine Innenwandung (62) des Pilotbohrers (33) abstützt.
12. 12. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (47"') des Zellenradgehäuses (47) in einem Bereich größter Druckbeaufschlagung mit mindestens einer Zylinder-Kolbeneinheit (61) versehen ist, deren eines Kolbenende (61') von dem Bohrgut-Fluid-Gemisch (51) beaufschlagt und deren Zylinder von einer Ausnehmung im Boden (47"') gebildet ist, während sich das andere Kolbenende (61") gegen die Innenwandung (62) des Pilotbohrers (33) abstützt.
13. 13. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Umlaufrichtung (Pfeil 67) des Zellenrades (44) zwischen der Auslaß- (52) und der Einlaßöffnung (50) im Kopfteil (47') oder im Boden (47"') des Zellenradgehäuses (47) eine Entspannungsöffnung angeordnet ist, die mit einem im freien Raum des Bohrloches (29) endenden Entspannungskanal verbunden ist.
14. 14. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuse (30) aus einer Kammerschleuse besteht.
15. 15. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützvorrichtung (34) für den Bohrkopf (32) aus mindestens einem Nutenfräser (39) mit jeweils mindestens einer zugeordneten Führungskufe (40) besteht.
16. 16. Bohrmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutenfräser (39) über ein Getriebe mit dem Bohrgestänge (28) in Antriebsverbindung steht.
17. 17. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Abstützvorrichtung aus mindestens zwei Paaren diametral zueinander angeordneter Führungskufen (40) besteht, von denen ein Paar in der Nähe des Bohrkopfes (32) und das andere Paar in einem deutlichen Abstand (A) davon angeordnet ist und beide Paare der Führungskufen (40) über ein besonders biegesteifes Verbindungsglied (41), z. B. ein besonders verdicktes Bohrgestänge (28), in Verbindung stehen.
18. 18. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Nutenfräser (39) und/oder eine Führungskufe (40) der Abstützvorrichtung (34) entgegen der Kraft einer vorgespannten Feder (42) radial nach innen verschieblich sind.
19. 19. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bohrlochmund (16) nächstgelegene Führungskufe (40) an ihrer Oberseite (40') als Schneide ausgebildet ist.
20. 20. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Bohrgestänge (28) im Bohrloch (29) eine Rohrleitung oder ein Schlauch (36) für die Zufuhr des Fluids (9) angeordnet und an die Zuleitung (43) im Bohrkopf (32) angeschlossen ist.
21. 21. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß am Bohrgestänge (28) mindestens eine nicht rotierende Gestängeführung (37) mit einer in die von Nutenfräsern (39) gebildeten Nuten (38) in der Bohrlochwandung (29') eingreifende Kufe (37') angebracht ist und die Rohrleitung oder der Schlauch (36) für die Zufuhr des Fluids (9) an dieser Gestängeführung (37) befestigt ist.