DE10146025A1 - Pneumatische Felsbohrvorrichtung - Google Patents

Pneumatische Felsbohrvorrichtung

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum horizontalen Erdbohren, insbesondere zum Felsbohren mittels einer drehend und schlagend vortreibbaren Erdbohrvorrichtung, wobei die Vorrichtung wechselweise oder gleichzeitig mit Druckluft und Bohrmedium beaufschlagt wird und die Druckluft und das Bohrmedium über einen Kanal zugeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erdbohren, insbesondere zum Bohren in Gestein und Fels.
Aus der DE 44 33 533 C1 ist eine Bohrvorrichtung mit einem hydraulischen Schlagwerk und einem Bohrkopf mit Düsenöffnungen bekannt, bei dem das Schlagwerk und die Düsenöffnungen mit derselben Druckmittelquelle ver­ bindbar sind.
Die beschriebene Vorrichtung geht aus von dem Problem, daß bei her­ kömmlichen Bohrgeräten mit einem Schlagwerk und einer Flüssigkeitszufuhr zwei Druckmittelquellen erforderlich sind, da zwei Arten von Druckmitteln zugeführt werden müssen. Die zwei Druckmittelquellen führen zu einem komplizierteren Aufbau der Rammbohrvorrichtung. Zudem müssen mehrere Druckmittelleitungen vorgesehen sein, die im praktischen Betrieb häufig eine Quelle für Betriebsstörungen darstellen. In der DE 44 33 533 C1 wird nun vorgeschlagen, ein Bohrgerät mit hydraulischem Schlagwerk zu verwenden und die Düsenöffnungen des Bohrgerätes und das Schlagwerk mit derselben Druckflüssigkeitsquelle zu verbinden.
Diese bekannte Vorrichtung löst zwar das Problem, die Medienzufuhr für das Schlagen und für das Spülen auf eine Zuleitung zu beschränken, zwingt jedoch den Betreiber, auf eine hydraulische Bohrvorrichtung zurückzugreifen und damit die den hydraulischen Schlagwerken eigenen Nachteile in Kauf zu nehmen.
In der US-Patentschrift 4 858 703 ist eine pneumatische Rammbohrvorrich­ tung beschrieben, bei der die Flüssigkeit dem Druckraum des Schlagkolbens zugeführt wird und über diesen mittels der den Schlagkolben antreibenden Druckluft durch den Schlagkolben zu einer Düse am Kopf des Rammbohrgerätes befördert wird. Die Druckluft bewirkt somit, daß die Flüs­ sigkeit schlagartig aus der Kammer herausgepresst wird.
Das beschriebene Gerät besitzt zwar eine gemeinsame Kammer und eine Durchleitung für die Druckluft und Bohrflüssigkeit innerhalb der Rammbohr­ vorrichtung, greift jedoch, wie alle weiteren bekannten Geräte, auf eine getrennte Zufuhr von Druckluft und Bohrflüssigkeit zurück, so daß eine Ver­ einigung der beiden Leitungen erst im Bohrgerät erfolgt.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbes­ serte Vorrichtung zum grabenlosen Bohren, Verlegen von Erdleitungen oder Felsbohren zu schaffen, die eine vereinfachte Betriebsmittelzufuhr aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegen­ stand der Unteransprüche.
Die Erfindung erlaubt es, eine gemeinsame Zuleitung für die Druckluft und die Bohrflüssigkeit zu verwenden. Dadurch kann die Bauweise der Zuleitung und des Bohrgerätes vereinfacht werden. Dies ist insbesondere beim Bohren mit Gestänge von Vorteil, da sich nunmehr ein Gestänge mit einem einzigen Medienkanal verwenden läßt, über den dann die Druckluft und das Bohrme­ dium wechselweise oder gleichzeitig der Bohrvorrichtung zugeführt werden können.
Beim schlagenden Vortrieb der Bohrvorrichtung kann somit das Schlaggerät über den im Gestänge vorhandenen Kanal mit Druckluft versorgt und betrie­ ben werden, während für das Bohren die Druckluftzufuhr und damit der schlagende Vortrieb unterbrochen und der Bohrvorrichtung über dieselbe Zuleitung ein Bohrmedium zugeleitet werden kann. Das Bohrmedium kann insbesondere beim Felsbohren als Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, dem Bohrkopf zugeleitet werden. Die Zuleitung kann über die Druckkammer des Schlagkolbens erfolgen, die einen Verbindungskanal zu dem Bohrkopf aufweisen kann. Beim Umschalten auf den schlagenden Vortrieb kann dann wieder die Druckluftquelle an die Zuleitung, z. B. über ein Schaltelement angeschlossen, das Bohrmedium aus der Zuleitung und der Expansions­ kammer des Schlagkolbens herausgedrückt und der Schlagkolben nun in herkömmlicher Weise betrieben werden.
Das Bohrgerät kann aber erfindungsgemäß auch ausschließlich mit Druckluft oder mit einer Mischung aus Druckluft und Flüssigkeit betrieben werden. Zu letzterer Variante kann die Flüssigkeit in der Druckluft verdüst werden. Dies kann mit Hilfe einer im Luftstrom angeordneten Düse erfolgen. Vorzugsweise besitzt das Bohrgerät eine Zuleitung zu dem Druckraum und ausgehend von dem Druckraum einen Abluftkanal und einen Kanal zu den Austrittsdüsen des Bohrkopfes, der durch den Kolben verlaufen kann. Beim Betrieb mit Druckluft entweicht hierbei ein Teil der Luft auch über den Bohrkopf, während beim Betrieb mit Flüssigkeit ein Teil der Flüssigkeit über den Abluftkanal entweichen kann.
Bei einer anderen Ausführungsform werden die Kanäle jeweils durch eine bestimmte Kolbenstellung verschlossen, so daß jeweils nur der Abluftkanal für die Druckluft oder der Bohrkopfkanal für das Spülmedium frei ist. Die Erfindung erlaubt es, nicht nur über die Zuleitung, sondern auch über den Expansionsraums des Schlagkolbens sowohl die Druckluft als auch das Bohrmedium sowie auch eine Mischung aus beiden zu führen und damit erhebliche Konstruktionskosten einzusparen.
Gemäß der Erfindung kann die Bohrvorrichtung eine axial bewegliche Spitze aufweisen, die eine besonders konzentrierte Übertragung des Schlagimpul­ ses bewirkt. Sie kann auch ein Übermaß aufweisen und es so durch axiales Verschieben der Bohrvorrichtung erlauben, den Schlagkolben aus einer möglichen Totlage (Gleichgewichtslage) zu bringen. Dabei wird die Bohrvor­ richtung bewegt, während die Schlagspitze aufgrund ihres Übermaßes im Erdreich fixiert bleibt und mit einem kolbenseitigen in den Kolbenraum hin­ einragenden Fuß einen Impuls auf den Kolben überträgt. Vorzugsweise dient dieser Fuß gleichzeitig zur Übertragung des Schlagimpulses von dem Schlagkolben auf die Schlagspitze beim schlagenden Vortrieb der Bohrvor­ richtung.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Zuleitung der Druckluft bzw. des Bohrmediums so ausgestaltet sein, daß eine wahlweise Zuleitung in die Druckkammer zur Zuschaltung des Schlagantriebs und/oder in die Kanäle für die Kühlung, Spülung oder Schmierung der Bohrwerkzeuge mög­ lich ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Zu- oder Abschaltung des Schlagantriebs durch ein Ventil oder eine verschließbare Durchgangsbohrung verwirklicht, welches ein Verschließen der Zuleitung des Mediums in den Druckraum des Schlagkolbens für den Modus Spülen und/oder Kühlen bei gleichzeitig abgeschaltetem Schlagantrieb zuläßt. Dabei kann die Durchgangsbohrung oder das Ventil innerhalb einer in der Erdbohr­ vorrichtung vorgesehenen Druckkammer angeordnet sein, wobei die Druck­ kammer ein besonders schnelles und zuverlässiges Zuschalten des Schlagantriebs nach dessen Stillstand gewährleistet.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Druckkammer als innerhalb des Gehäuses axial zwischen zwei Positionen verschiebbar gelagertes Druckrohr ausgebil­ det ist, wobei das Ventil oder die Durchgangsbohrung in einer Position offen und in einer zweiten Position geschlossen ist. Dies erlaubt eine besonders einfache Betätigung der Steuermittel, die auch über ein Zug- oder Schub­ mittel des Bohrgerätes, wie beispielsweise ein Gestänge oder Seil, erfolgen kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Druckrohr innerhalb eines Steuerrohrs der Erdbohrvorrichtung angeordnet, wobei das Steuerrohr die Durchgangsbohrung in einer Position freigibt und in einer zweiten Posi­ tion verschließt. Dabei kann das Druckrohr durch ein Federelement in einer Grundstellung mit verschlossenem Ventil bzw. verschlossener Durchgangs­ bohrung gehalten werden. Dies erlaubt es auf besonders vorteilhafte Art und Weise, eine Zuschaltung des Schlagantriebs in Abhängigkeit von dem auf das Gestänge bzw. das Zug- oder Schubmittel wirkenden Kraft vorzusehen.
Ferner kann die Kammer bzw. das Druckrohr mit einer den Schlagkolben zum Bohrwerkzeug hin durchlaufenden Versorgungsleitung verbunden sein. Bei konstantem Mediendruck läßt sich somit eine durchgehende Spülung oder Kühlung des Bohrwerkzeuges bei gleichzeitigem beliebigem Zu- oder Abschalten des Schlagantriebs erreichen. Vorzugsweise bewirkt ein Ver­ schieben des Druckrohres in die "geschlossen" Stellung der Zuleitung für den Druckraum des Schlagkolbens gleichzeitig ein Verschließen der Abluft­ kanäle. Dies kann über Schieber im Bereich der Abluftkanäle erreicht wer­ den.
Unter "Erdbohrvorrichtung" ist insbesondere jedes Gerät zu verstehen, wel­ ches in einem bestehenden oder zu erstellenden Kanal bewegt wird, um eine Pilotbohrung zu erstellen oder aufzuweiten oder ein bestehendes Rohr zerstörend oder nicht zerstörend zu ersetzen, zu reinigen, Leitungen in bestehende Rohre oder andere Langkörper einzuziehen sowie sämtliche Vorrichtungen für Bauarbeiten des unterirdischen Vortriebs. Das Erdbohrge­ rät im Sinne dieser Erfindung ist von seiner Natur jedoch nicht auf unterirdi­ sche Arbeiten beschränkt. So können beispielsweise Leitungen, die von einer Erdbohrvorrichtung gereinigt werden, auch oberirdisch verlaufen.
Der Begriff "Kanal" im Sinne der vorliegenden Erfindung erfaßt jede Art von Erdleitung sowie unterirdischer oder oberirdischer Rohrleitung, Erdbohrung einschließlich Felsbohrung, die sich durch Einsatz eines entsprechenden Werkzeugs aufweiten, zerstören, aufschneiden oder reinigen läßt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung;
Fig. 2 die Bohrvorrichtung der Fig. 1 mit Abscheider und seitlicher Flüssig­ keitsleitung in offener Düsenstellung;
Fig. 3 die Bohrvorrichtung der Fig. 2 in geschlossener Düsenstellung;
Fig. 4 der Bohrkopf der Bohrvorrichtung gemäß Fig. 1 mit offener Düsen­ stellung;
Fig. 5 der Bohrkopf der Fig. 4 bei geschlossener Düsenstellung und
Fig. 6 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung mit einer Einrichtung zum Zu- und Abschalten der Druckluftzufuhr zu dem Schlagkolben.
Die Bohrvorrichtung 1 weist einen Bohrkopf 2 und einen Korpus 3 auf. Der Bohrkopf 2 besteht aus einer Meißelspitze 20 und einem Bohrwerkzeug 22. Die Meißelspitze 20 weist eine zentrale Bohrung als Medienkanal 24 auf und ist axial verschiebbar in dem Bohrwerkzeug 22 gelagert. Das Bohrwerkzeug 22 weist eine Austrittsdüse 26 auf, die mit einem Medienkanal 24 in der Mei­ ßelspitze 20 zur Deckung gebracht ist, wenn die Meißelspitze in ihrer hinte­ ren Position angeordnet ist. In dieser Position ragt das kolbenseitige Ende 28 der Meißelspitze 20 in den Innenraum des Korpus 3, so daß ein in die­ sem Korpus beweglich gelagerter Schlagkolben 30 in seiner vorderen, bohr­ kopfseitigen Position mit seiner Stirnfläche 32 auf das kolbenseitige Ende (Meißelfuß) 28 auftrifft und eine axiale Verschiebung der Meißelspitze 20 in Vortriebsrichtung bewirkt.
Die Meißelspitze 20 ist in dem Bohrwerkzeug 22 durch eine Sicherung 80 gesichert, die die axiale Endlage in Vortriebsrichtung festlegt.
Die Meißelspitze 20 weist gegenüber dem Bohrwerkzeug 22 ein Übermaß 21 auf, so daß eine Längsverschiebung auch mittels der Reibung mit dem den Bohrkopf umgebenden Erdreich, z. B. durch Ziehen, an der Bohrvorrichtung erfolgen kann.
Da der Medienkanal 24 der Meißelspitze 20 nur in der hinteren Position mit der Austrittsdüse 26 des Bohrwerkzeugs 22 zur Deckung gebracht ist, ist der Medienkanal 24 in der vorderen Axialposition der Meißelspitze 20 verschlos­ sen.
Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung weist einen herkömmlichen Schlagantrieb mit einem Schlagkolben 30 und einer Steuerung 34 mit Steu­ erbuchse 36, einer Steuerkante 38, einem Steuerrohr 40, den üblichen Ela­ stikblöcken 42, 44 und einem Abluftkanal 46 auf. Im Steuerrohr 40 verläuft ein mit dem Kanal eines angeschlossenen Gestänges in Verbindung ste­ hender Medienkanal 64, der auf einer Achse mit einem Medienkanal 54 im Schlagkolben 30 und dem Medienkanal 24 in der Meißelspitze 20 liegt. Der Schlagkolben weist die übliche Kanalführung für die druckluftvermittelte Kol­ benbewegung und entsprechende Kanäle für die Umsteuerung mittels der Steuerkante 38 der Steuerbüchse 36 auf.
Der Medienkanal 54 im Schlagkolben 30 weist eine expansionsraumseitige Öffnung mit einer Düse 56 auf. Die Düsenöffnung legt fest, welcher Anteil der Druckluft beim Betrieb des Schlagkolbens 30 über den Kolbenkanal 54 entweicht. Die Öffnung der Düse 56 ist so bemessen, daß die entweichende Druckluft zu keinem dem Vortrieb des Schlagkolbens 30 behindernden Druckverlust führt.
Beim schlagenden Vortrieb, d. h. Betrieb der Bohrvorrichtung mit Druckluft wird die Druckluft in üblicher Weise über eine dafür vorgesehene Leitung einem Expansionsraum 10 des Korpus 3 zugeführt. Die Druckluft bewirkt in der üblichen Weise ein schlagartiges Verschieben des Schlagkolbens 30 in seine vordere Position, wobei der Schlagkolben 30 mit seiner Stirnfläche 32 auf den Meißelfuß 28 trifft und dadurch den Schlagimpuls auf die Meißel­ spitze 20 überträgt. In der Regel wird dieser Schlagimpuls nur zu einer geringfügigen Axialverschiebung des Meißels führen, solange die Ortsbrust einen gewissen Widerstand entgegensetzt.
Durch die Umsteuerung wird die Bewegungsrichtung des Schlagkolbens 30 nun wieder umgekehrt, wobei die Druckluft über die Abluftkanäle 46 in der üblichen Weise entweicht.
Bei Betrieb der Bohrvorrichtung 1 mit Wasser wird der vormals als Druckluft­ kanal verwendete Medienkanal für die Zuleitung von Bohrflüssigkeit verwen­ det. Dabei strömt die Bohrflüssigkeit durch den Medienkanal 64 im Steuer­ rohr in den Expansionsraum 10, füllt diesen auf und strömt über die Düse 56 durch den Medienkanal 54 in den Medienkanal 24 der Meißelspitze 20 ein. Durch den über das Bohrgestänge auf die Bohrvorrichtung ausgeübten Vor­ triebsdruck und den auf die Meißelspitze 20 ausgeübten Gegendruck befin­ det sich die Meißelspitze 20 bei dieser Verfahrensweise in ihrer hinteren kol­ benseitigen Position. Gleichzeitig befindet sich der Schlagkolben 30 auf­ grund der in der Expansionskammer 10 befindlichen Bohrflüssigkeit weitge­ hend in seiner vorderen Position, so daß eine direkte Verbindung zwischen dem Medienkanal 54 des Schlagkolbens 30 und dem Medienkanal 24 der Meißelspitze 20 besteht. Gleichzeitig ist der Medienkanal 24 mit der Aus­ trittsdüse 26 des Bohrwerkzeugs 22 zur Deckung gebracht, so daß die Bohr­ flüssigkeit aus dem Bohrkopf austritt und zum Kühlen und Spülen dienen kann.
Soll die Bohrvorrichtung 1 nun wieder mit Druckluft betrieben werden, wird die Druckmittelquelle von Bohrflüssigkeit auf Druckluft umgeschaltet, wobei die Druckluft über die Medienkanäle 64, 54, 24 und den Expansionsraum 10 die Bohrflüssigkeit aus der Bohrvorrichtung herausdrückt, bis der Schlagkol­ ben 30 wieder anspringt.
Befindet sich der Schlagkolben 30 in einer Totlage, bei der die Steuerkante 38 zur Hälfte über der Steueröffnung des Schlagkolbens liegt, und so ein Anspringen des Schlagkolbens unterbleibt, kann die Bohrvorrichtung 1 zurückgezogen werden, wobei sich die Meißelspitze 20 aufgrund ihres Übermaßes gegenüber dem Bohrwerkzeug 22 axial verschiebt. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Medienkanal 24 und der Austrittsdüse 26 getrennt. Die dadurch entstehende schlagartige Zustandsänderung des Druckmediums im Expansionsraum 10 bewirkt ein Verschieben des Kolbens aus der Totlage (Gleichgewichtslage) und somit ein Anspringen des Kolbens. Sollte diese Verschiebung des Kolbens 30 die Totlage nicht überwinden, kann die Bohrvorrichtung über das Gestänge schlagartig nach vorne geschoben werden, wodurch der Kolben 30 vermittels des über die Meißel­ spitze 20 auf die Stirnfläche 32 des Kolbens 30 ausgeübten Impulses zurückschnellt und so in jedem Falle aus der Gleichgewichtslage gebracht wird.
Mit der beschriebenen Vorrichtung läßt sich ein schlagender Vortrieb mit Druckluft mit einem bohrenden Vortrieb kombinieren, bei dem mit Bohrflüs­ sigkeit gespült wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist trotz dieser Doppelfunktion einen einfachen Aufbau auf und erfordert des weiteren keine aufwendig gestalteten Zuleitungen bzw. kann auf einen Kanal zurückgreifen.
Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 1 kann aber auch beim Schlagen mit Bohrflüssigkeit versorgt und so ohne Überhitzung des Bohrwerkzeugs 22 und unter Abtransport des Bohrkleins betrieben werden. Hierzu wird der Bohrvorrichtung ein Luft-Wassergemisch zugeführt. Bis zu einer bestimmten Wasserkonzentration läßt sich der Schlagkolben 30 der Bohrvorrichtung 1 mit wassergeschwängerter Luft betreiben, so daß bei gleichzeitig schlagen­ dem Vortrieb Bohrflüssigkeit aus der Austrittsdüse 26 austritt.
Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 1 kann aber auch einen Abscheider 74 aufweisen, der eine Trennung von Wasser und Luft in der Bohrvorrich­ tung erlaubt und bei entsprechender Anordnung dafür Sorge trägt, daß dem Schlagkolben im wesentlichen Luft und der Austrittsdüse im wesentlichen Wasser zugeführt wird. Eine solche Ausführungsform ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt.
Der Bohrflüssigkeit können filmbildende Zusätze beigemischt werden, so daß die Bohrflüssigkeit gleichzeitig zu einer Verringerung der Reibung zwi­ schen Schlagkolben und Laufbuchse des Schlagkolbens führt. Der Schlag­ kolben kann auch Gleitbänder 58, beispielsweise aus PTFE, aufweisen, wobei diese bevorzugt mit einer Bohrvorrichtung mit Abscheider 74 betrieben werden.
In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kanal eine Ein­ richtung zum Zu- und Abschalten der Zuleitung der Druckluft bzw. des Bohrmediums in Form eines verschiebbar gelagerten Druckrohres 110 mit einer Druckkammer 100 und einer Bohrung 120 auf. Das Druckrohr 110 ist zwischen zwei Positionen 112 und 114 verschiebbar und verschließt in Posi­ tion 112 die Verbindung zum Druckraum des Schlagkolbens, so daß der Kolben zum Stillstand kommt. Durch eine Feder 150 wird das Druckrohr 110 im Grundzustand in der Position 112 gehalten, so daß eine Zuschaltung des Schlagantriebs erfolgt, wenn die Kraft der Feder 150 durch äußeren Druck etwa über das Schubgestänge aufgrund eines bestimmten Widerstandes in der Ortsbrust überwunden wird.
In der Grundstellung sind gleichzeitig die Abluftkanäle 180 durch einen Schieber 160 verschlossen, wobei die Verbindung des Kanals zum Bohr- bzw. Schlagwerkzeug frei bleibt.

Claims (27)

1. Verfahren zum horizontalen Erdbohren, insbesondere zum Felsbohren mittels einer drehend und schlagend vortreibbaren Erdbohrvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) wechselweise mit Druckluft und Bohrmedium beaufschlagt wird, wobei die Druckluft und das Bohrmedium über einen Kanal zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bohr­ medium filmbildende Zusätze beigemischt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluft Bohrflüssigkeit für das Bohrwerk­ zeug beigemengt wird.
4. Verfahren zum horizontalen Erdbohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrvorrichtung gleichzeitig drehend und schlagend betrieben wird, wobei gleichzeitig Bohrmedium und Druckluft über eine Leitung zuge­ führt werden.
5. System zum horizontalen Erdbohren, insbesondere zum Felsbohren mittels einer schlagend und drehend betreibbaren Bohrvorrichtung mit einem Bohr- (22) und Schlagwerkzeug (20), einem Schlagkolben (30) und einer Medienzuleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Medien­ zuleitung (24, 54, 64) einen Kanal aufweist, der so ausgebildet ist, daß er wechselweise dem Schlagkolben (30) Druckluft und dem Bohrkopf (2) ein Bohrmedium zuführen kann.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (54) durch den Schlagkolben (30) hindurchgeführt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulei­ tung an dem Kolben vorbeigeführt wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch ein Bohrgestänge, welches lediglich einen Kanal für die Zuleitung von Druckluft und Bohrmedium aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch einen axial beweglichen Meißelkopf (20), der so am Kopf der Bohrvorrichtung (1) angeordnet ist, daß der Schlagkolben (30) den gesamten Schlagimpuls auf die Schlagspitze (20) übertragen kann.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagspitze (20) ein Übermaß (21) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch einen Abscheider (74).
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch eine seitliche Kanalführung für einen Bohrflüs­ sigkeitskanal (53).
13. Schlagkolben für eine Bohrvorrichtung zum horizontalen Bohren im Erd­ reich, insbesondere zum Felsbohren, gekennzeichnet durch einen zentralen Medienkanal.
14. Schlagkolben nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Düse (56).
15. Schlagspitze für eine Vorrichtung zum schlagenden Horizontalbohren, insbesondere Felsbohren, gekennzeichnet durch einen Medienkanal (24).
16. Schlagspitze für eine Vorrichtung zum horizontalen Erdbohren, insbe­ sondere Felsbohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagspitze (20) in Bezug auf die Bohrvorrichtung (1) axial verschiebbar ist und ein Übermaß (21) aufweist.
17. Schlagspitze nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagspitze (20) in einem Bohrwerkzeug (22) angeordnet ist.
18. Schlagspitze nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagspitze einen Medienkanal (24) und das Bohrwerkzeug (22) eine Austrittsdüse (26) aufweist, wobei der Medienkanal (24) und die Aus­ trittsdüse (26) in der hinteren, schlagkolbenseitigen Endstellung der Mei­ ßelspitze (20) zur Deckung gebracht sind.
19. Schlagspitze nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlagspitzenfuß (25) in den Kolbenraum hineinragt.
20. Verfahren zum Starten eines in der Totlage befindlichen Schlagwerk­ zeuges einer Bohrvorrichtung mit einer axial verschiebbaren Schlagspitze (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrvorrichtung relativ zur Schlagspitze bewegt wird, wobei die Schlagspitze einen Impuls auf den Schlagkolben ausübt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal eine Einrichtung zum Zu- und Abschalten der Zuleitung der Druckluft und/oder des Bohrmediums zu dem Schlagkolben (30) aufweist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung zum Zu- und Abschalten der Zuleitung der Druckluft und/oder des Bohrmediums als Druckkammer (100) innerhalb des Gehäuses vor­ gesehen ist, wobei die Druckkammer (100) ein Ventil oder eine Durch­ gangsbohrung (120) als Verbindung von der Druckmittelquelle zu dem Schlagkolben (30) aufweist, welches bzw. welche über die Zug- oder Schubmittel betätigbar sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (100) als innerhalb des Gehäuses axial zwischen zwei Positionen (112, 114) über die Zug- oder Schubmittel verschiebbar gela­ gertes Druckrohr (110) ausgebildet ist, wobei das Ventil oder die Durch­ gangsbohrung in einer Position offen und in einer zweiten Position geschlossen ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23 mit einem Steuerrohr, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckrohr (110) innerhalb des Steuerrohrs (40) ange­ ordnet ist und das Steuerrohr die Durchgangsbohrung (120) in einer Position freigibt und in einer zweiten Position verschließt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (110) durch ein Federelement (150) in einer Grundstel­ lung mit verschlossenem Ventil bzw. verschlossener Durchgangsboh­ rung (120) gehalten wird.
26. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (100) in der Position verschlossen gleichzeitig ein Ver­ schließen von Abluftkanälen (180) des Schlagkolbens bewirkt.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch einen Schieber (160) zum Verschließen der Abluftkanäle (180).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002044511A1 (de) 2000-12-02 2002-06-06 Tracto-Technik Gmbh Pneumatische felsbohrvorrichtung und verfahren zum starten einer solchen vorrichtung
CN114017025A (zh) * 2021-10-29 2022-02-08 平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司 矿用双通道钻杆引流器及使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0171374A1 (de) * 1984-06-25 1986-02-12 Atlas Copco Aktiebolag Hydraulischer Bohrlochantrieb für Schlagbohren von Gestein
US4858703A (en) * 1987-11-02 1989-08-22 Underground Technologies, Inc. Self-propelled subsoil penetrating tool system
DE4433533C1 (de) * 1994-09-20 1995-11-23 Terra Ag Tiefbautechnik Rammbohrvorrichtung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992001138A1 (en) * 1990-07-12 1992-01-23 G-Drill Ab Hydraulic down-the-hole rock drill

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0171374A1 (de) * 1984-06-25 1986-02-12 Atlas Copco Aktiebolag Hydraulischer Bohrlochantrieb für Schlagbohren von Gestein
US4858703A (en) * 1987-11-02 1989-08-22 Underground Technologies, Inc. Self-propelled subsoil penetrating tool system
DE4433533C1 (de) * 1994-09-20 1995-11-23 Terra Ag Tiefbautechnik Rammbohrvorrichtung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002044511A1 (de) 2000-12-02 2002-06-06 Tracto-Technik Gmbh Pneumatische felsbohrvorrichtung und verfahren zum starten einer solchen vorrichtung
CN114017025A (zh) * 2021-10-29 2022-02-08 平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司 矿用双通道钻杆引流器及使用方法

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