DE10237889C1

DE10237889C1 - Vorrichtung zum Abtransport von Bohrgut aus dem Bohrkopfraum einer Vorrichtung zum Vortreiben von Bohrungen im Erdreich

Info

Publication number: DE10237889C1
Application number: DE2002137889
Authority: DE
Inventors: Michael Mohrmann
Original assignee: Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 2002-08-19
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2022-08-20

Abstract

Die Vorrichtung zum Abtranspsort von Bohrgut aus dem Bohrkopfraum einer Vorrichtung zum Vortreiben von Bohrungen im Erdreich mit einer drehangetriebenen, im Bohrkopfraum arbeitenden Schürfscheibe mit Armen, wobei die Schürfscheibe zusätzlich zur Drehbewegung eine Taumelbewegung durchführt, umfaßt eine mit ihrem Aufnahmeende in den Bohrkopfraum mündende Förderleitung zum Abtransport von gelöstem Bohrgut aus dem Bohrkopfraum. DOLLAR A An den Armen (7, 7', 7'') der Schürfscheibe (2) sind Fortsätze (9, 9', 9'') vorgesehen, deren rückwärtig gerichtete Flächen (14, 14', 14'') als Förderflächen für das Bohrgut ausgebildet sind. Die Taumelfrequenz der Schürfscheibe ist mit deren Drehgeschwindigkeit synchronisierbar, derart, daß beim Passieren des Aufnahmeendes (12) eines Armes (7, 7', 7'') das Bohrgut durch den Fortsatz (9, 9', 9'') in das Aufnahmeende (12) der Förderleitung einschiebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtransport von Bohrgut aus dem Bohrkopfraum einer Vorrichtung zum Vortreiben von Bohrungen im Erdreich, wie sie aus der DE 43 32 113 A1 bekannt ist.

Für Horizontalbohrungen insbesondere von etwa 150 mm bis 1300 mm Bohrungsdurchmesser, aber auch für Vertikalbohrungen im Erdreich werden Bohrvorrichtungen verwendet, bei denen innerhalb eines Maschinengehäuses eine drehangetriebene Welle drehbar gelagert ist, auf deren der Ortsbrust bzw. der Bohrungssohle zugewandten Ende ein Bohrkopf angeordnet ist.

Je nach Beschaffenheit des Erdreichs, in das die Bohrung eingebracht werden soll, ist der Bohrkopf unterschiedlich ausgebildet. Schwierigkeiten treten daher häufig dann auf, wenn sich über die Bohrlänge die Beschaffenheit des abzubauenden Bodens ändert. So verkleben Felsbohrköpfe, die in der Regel mit Rollen, Meißeln oder Disken besetzt sind, in weichen, beispielsweise lehmigen Böden; Bohrköpfe dagegen, die in lehmigen oder rolligen Böden gute Bohrleistungen zeigen, versagen aufgrund hohen Verschleißes, kurz nachdem sie auf Fels oder große Steine trafen.

Bei der aus der DE 43 32 113 A1 bekannten Vorrichtung soll dieses Problem dadurch gelöst sein, daß der Bohrkopf in eine Taumelbewegung versetzt wird, so daß er schnelle Stöße mit hoher Frequenz und demzufolge mit hoher kinetischer Energie gegen die Ortsbrust bzw. Bohrungssohle ausübt, gleichzeitig jedoch mit hohem Drehmoment und langsamer Drehzahl das gelöste Bohrgut abräumt, bzw. wenn das Erdreich an der Ortsbrust zu weich zum Abplatzen ist, Erdreich mit großem Drehmoment abschält.

Zur Erzeugung der Taumelbewegung ist der der Ortsbrust zugewandte Wellenzapfen der angetriebenen Hauptwelle der Vorrichtung, auf dem der Bohrkopf drehbar gelagert ist, in einem spitzen Winkel gegen die Achse der Hauptwelle angestellt.

Wird nun die Hauptwelle drehangetrieben, so taumelt der Bohrkopf mit einer Frequenz, die der Drehfrequenz der Hauptwelle entspricht, wobei die Amplitude der Taumelbewegung vom Abstand des Taumelmittelpunkts und der Größe des Taumelwinkels abhängig ist.

Zum Erzeugen der langsamen Eigendrehzahl des Bohrkopfes ist dieser mit einem Außenkegelrad versehen, das bei der Taumelbewegung in einem ortsfesten Innenkegelrad abläuft. Hierdurch wird der Bohrkopf in eine zur Hauptwelle gegensinnige Drehzahl versetzt, und zwar mit einer Untersetzung, die von der Gestaltung des Außenkegelrades relativ zu derjenigen des Innenkegelrades abhängt. Untersetzungen von 30 : 1 bis 60 : 1 sollen erzielbar sein.

Zum Ausbringen gelösten Bohrguts aus dem Bohrkopfraum erstreckt sich in Längsrichtung der Vorrichtung einer Förderleistung, die mit einem offenen Aufnahmeende in den Bohrkopfsraum mündet. Der Abtransport, d. h. die Förderung des Bohrguts durch die Förderleitung erfolgt pneumatisch durch in den Bohrkopfraum eingeblasene Förderluft.

Zwar hat sich gezeigt, daß die aus der DE 43 32 113 A1 bekannte Vorrichtung zum Lösen stark unterschiedlichen Erdreichs geeignet ist, nachteilig ist jedoch, daß insbesondere große Bohrgutstücke nicht zuverlässig abtransportiert werden und die Förderleitung zum Verstopfen neigt.

Aus der DE 35 15 563 A1 ist es bekannt, den Bohrkopf und das Aufnahmeende einer in den Bohrkopfraum reichenden Fördereinrichtung derart auszugestalten, daß das Bohrgut mechanisch in die Förderleitung transportiert wird. Hierzu ist hinter der Schürfscheibe ein in Sektorenform unterteilte drehend angetriebene Abbaukammer vorgesehen, über die das Bohrgut einem Einlaß der Förderleitung zuführbar ist. Für die Vorrichtung gemäß der DE 43 32 113 ist diese Fördereinrichtung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine aus der DE 43 32 113 A1 bekannte Vorrichtung derart weiterzubilden, daß das Bohrgut zuverlässiger aus dem Bohrkopfraum abtransportiert wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Vorrichtung gelöst.

Dadurch, daß die Schürfscheibe Arme mit Fortsätzen umfaßt, deren rückwärtig gerichtete Flächen als Förderflächen für das Bohrgut ausgebildet sind und daß die Taumelfrequenz der Schürfscheibe mit deren Drehgeschwindigkeit synchronisierbar ist, derart, daß beim Passieren des Aufnahmeendes eines Armes das Bohrgut durch die Fortsätze in das Aufnahmeende der Förderleitung einschiebbar ist, erfolgt der Abtransport des Bohrgutes erheblich effektiver als beim Stand der Technik.

Wenn - wie bevorzugt - die Schürfscheibe auf ihrer der Ortsbrust angewandten Seite mindestens einen Vorsprung aufweist, der durch die Taumelbewegung zumindest nahezu in das Aufnahmeende der Förderleitung eindringt, wird das Bohrgut besonders effektiv in die Förderleitung eingebracht und durch den wiederkehrenden, mechanischen Druck in der Fördereinheit weiter transportiert.

Um zu vermeiden, daß es trotz der effektiven Förderung zum Stocken oder gar Erliegen des Förderprozesses kommen kann, sind vorzugsweise in dem sich das Aufnahmeende der Förderleitung anschließenden Bereich Mittel zur Zerkleinerung zumindest großer Bohrgutstücke vorgesehen.

Diese Mittel können aus aktiv arbeitenden, d. h. selbst angetriebenen Steinbrechern bestehen. Überraschend wirksam sowie einfach herstellbar und daher bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der die Mittel zur Zerkleinerung recht schwer in dem Querschnitt der Förderleitung erstreckende Brechrippen umfassen.

Die Wirksamkeit der Förderleitung, d. h. die mit dieser erzielten Abtragsrate wird abermals erhöht, wenn das Aufnahmeende im Querschnitt teilringförmig ausgebildet ist. Es ist dann nämlich möglich, das Aufnahmeende in der Bohrung entlang des Innenumfangs der Bohrung und symmetrisch zu deren tiefster Stelle anzuordnen, so daß zur "Beschickung" des Aufnahmeendes keine Höhendifferenzen überwunden werden müssen.

Die Abtragsrate kann abermals erhöht werden, wenn die Vorrichtung zusätzlich Mittel zum Einblasen von Förderluft in den Bohrkopfraum umfaßt, wie dies für den pneumatischen Abtransport aus dem Stand der Technik bekannt ist.

In der Zeichnung ist - schematisch - ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 1 sowie

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Schnittlinie B-B in Fig. 1.

Die als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung umfaßt einen Bohrkopf 1, der eine Schürfscheibe 2 und ein Lagerteil 3 aufweist. Die Schürfscheibe 2 und das Lagerteil 3 sind mit einer Mehrzahl von Zylinderschrauben 4, von denen in der Zeichnung nur zwei dargestellt sind, aneinander befestigt.

Die Schürfstelle 2 ist mit einer Zentralschneide 5 versehen, deren Spitze 6 auf der Rotationsachse A des Bohrkopfes liegt. Die Schürfscheibe 2 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei sich radial nach außen erstreckende Arme 7, 7', 7" auf.

Der Bohrkopf 1 ist über das Lagerteil 3 mittels in der Zeichnung nicht dargestellter Lager auf einem Wellenzapfen einer Hauptwelle drehbar gelagert. Der eine im wesentlichen zylindrische Außenumfangsfläche aufweisende Wellenzapfen ist derart an die Hauptwelle angeformt, daß seine Achse B mit der Rotationsachse A einen spitzen Winkel w einschließt.

Die Hauptwelle ist ihrerseits in einem Maschinengehäuse 8 um die Rotationsachse A drehbar gelagert und wird von einem Hydraulikmotor angetrieben.

Dem Abtransport gelösten Bohrguts dient ein Förderkanal 10, dessen hinterer Bereich 11 kreisrunden Innenquerschnitts zum Bohrkopfraum O hin abgeflacht ist um schließlich in einem Aufnahmeende 12 eines teilringförmigen Querschnitts in den Bohrkopfsraum O zu münden (s. insbesondere Fig. 2 und 3).

Im Bereich des Aufnahmeendes 12 sind Brechrippen 13 vorgesehen, die sich etwa radial erstrecken, wie dies Fig. 2 entnehmbar ist. Die Brechrippen 13 sind jeweils paarweise angeordnet, derart, daß auf einen geringen Abstand zweier benachbarter Brechrippen 13 ein größerer Abstand folgt. Die Teilung der Rippen 13 ist derart ausgewählt, daß das abzuführende Bohrgut so zerkleinert wird, daß es durch den Förderkanal 10 ohne Probleme abtransportiert werden kann.

Zwecks mechanischer Zufuhr von Bohrgut in das Aufnahmeende 12 der Förderkanals 10 sind an den Enden der Arme 7, 7', 7" der Schürfscheibe 2 Fortsätze 9, 9', 9" vorgesehen, deren rückwärtig gerichteten Flächen 14, 14', 14" als Förderflächen für das Bohrgut ausgebildet sind. Die Flächen 14, 14', 14" dienen ebenfalls als Schlagfläche zum Brechen des Bohrguts. Die Taumelfrequenz der Schürfscheibe ist derart mit der Drehgeschwindigkeit derselben synchronisiert, daß ein mechanisches Einschieben von Bohrgut in das Aufnahmeende 12 der Förderleitung 10 beim Passieren eines der Arme 7, 7', 7" bewirkt wird.

Um den Fördervorgang zu unterstützen, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Einlaß zum Einblasen von Förderluft in den Bohrkopfraum O, der in der Zeichnung nicht erkennbar ist. Durch Einblasen von Luft in den Bohrkopfraum wird in der Förderleitung 10 eine Luftströmung erzeugt, die mit den Pfeilen P symbolisiert ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Bohrkopf

2

Schürfscheibe

3

Lagergehäuse

4

Zylinderschraube

5

Zentralschneide

6

Spitze

7

,

7

',

7

" Arme

8

Maschinengehäuse

9

,

9

',

9

" Fortsätze

10

Förderleitung

11

hinterer Bereich

12

Aufnahmeende

13

Brechrippe

14

,

14

',

14

" rückwärtige Flächen

100

Vorrichtung
A Rotationsachse
B Achse Wellenzapfen
W Winkel

Claims

1. Vorrichtung zum Abtransport von Bohrgut aus dem Bohrkopfraum einer Vorrichtung zum Vortreiben von Bohrungen im Erdreich mit einer drehangetriebenen, im Bohrkopfsraum arbeitenden Schürfscheibe mit Armen, wobei die Schürfscheibe zusätzlich zur Drehbewegung eine Taumelbewegung durchführt,
mit einer mit ihrem Aufnahmeende in den Bohrkopfsraum mündenden Förderleitung zum Abtransport von gelöstem Bohrgut aus dem Bohrkopfraum, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Armen (7, 7', 7") der Schürfscheibe (2) mindestens ein Fortsatz (9, 9', 9") vorgesehen ist, dessen rückwärtig gerichtete Fläche (14, 14', 14") als Förderfläche für das Bohrgut ausgebildet ist und daß die Taumelfrequenz der Schürfscheibe mit deren Drehgeschwindigkeit synchronisierbar ist, derart, daß beim Passieren des Aufnahmeendes (12) eines Armes (7, 7', 7") das Bohrgut durch den Fortsatz (9, 9', 9") in das Aufnahmeende (12) der Förderleitung einschiebbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens ein Fortsatz (9, 9', 9") durch die Taumelbewegung zumindest nahezu in das Aufnahmeende (12) der Förderleitung (10) eindringt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem sich an das Aufnahmeende (12) der Förderleitung (10) anschließenden Bereich Mittel zur Zerkleinerung zumindest großer Bohrgutstücke vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Zerkleinerung sich quer in dem Querschnitt der Förderleitung (10) erstreckende Brechrippe (13) umfassen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeende (12) im Querschnitt teilringförmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Einblasen von Förderluft in den Bohrkopfraum (O) vorgesehen sind.