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Bohrwerkzeug für das Schlagbohren mit einem sich drehenden Bohrer
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zum Schlagbohren, das einen exzentrischen
Schneidkantenteil aufweist und am vorderen Ende einer Bohrstange in einem Futterrohr
so angebracht werden kann, daß der Schneidkantenteil an der vorderen Öffnung des
Futterrohres übersteht und der radial am weitesten abstehende Teil des Schneidkantenteils
sich in einem Abstand von der Drehachse des Bohrwerkzeuges befindet, der größer
ist als der Außenhalbmesser des Futterrohres.
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Eine Bohrausrüstung dieser Art hat die Aufgabe, das Bohren durch loses
Material und zerklüftetes Gestein zu ermöglichen, wenn ein Futterrohr erforderlich
ist, um die Bohrstange zu schützen und um zu verhindern, daß das Erdreich das Bohrloch
auffüllt, wenn die Stange gezogen wird. Nach dem Ziehen der Bohrstange kann das
Futterrohr zementiert werden.
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Das Bohrloch muß natürlich einen größeren Durchmesser haben als das
Futterrohr. Der Wirkungshalbmesser des Bohrwerkzeuges muß sich über den Außenhalbmesser
des Futterrohres hinaus erstrecken. Gleichzeitig muß das Bohrwerkzeug durch das
Futterrohr gezogen werden können, welch letzteres im Gestein bleibt. Dies ist bisher
auf verschiedene Weise mit Hilfe von radial spreizbaren Bohrwerkzeugen geschehen,
welche beim Bohren einen größeren Durchmesser als beim Ziehen haben. Ferner ist
es bekannt, exzentrische Bohrwerkzeuge zu verwenden, welche beim Bohren so gehalten
werden, daß sie radial überstehen, während sie beim Ausholen näher der Mitte des
Rohres zurückgezogen werden, damit sie frei durch das Rohr hindurchtreten. Um das
erforderliche Überstehen in radialer Richtung zu erzielen, wurde vorgeschlagen,
bewegliche Klinken zu verwenden, welche beim Bohren von der Bohrstange oder vom
Bohrwerkzeug nach außen gerichtet werden und sich gegen die Wand des Futterrohres
oder Bohrloches abstützen, so daß das Bohrwerkzeug in der Weise in einer exzentrischen
Stellung gehalten wird, daß der Schneidenteil teilweise radial über das Rohr übersteht.
Wenn das Bohrwerkzeug zur Drehung angetrieben wird, entsteht ein Bohrloch, das größer
ist als das Futterrohr. Die Klinke wird beim Ziehen des Bohrwerkzeuges zur Bohrachse
verschwenkt, so daß das Bohrwerkzeug eine Stellung einnehmen kann, die innerhalb
des Innenquerschnittes des Futterrohres liegt. Ferner ist es bekannt; Führungselemente
zu verwenden, die durch eine Feder in radialer Richtung nach außen gedrückt werden
und unter der Wirkung der Feder das Bohrwerkzeug in einer exzentrischen Lage mit
Bezug auf das Futterrohr halten. Das Ziehen geschieht dadurch, daß das Führungselement
entgegen dem Federdruck nach innen gedrückt wird.
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Alle diese mit beweglichen Elementen versehenen Vorrichtungen haben
den Nachteil gemeinsam, daß sie leicht durch das Bohrklein verklemmt werden, wodurch
ihre Zuverlässigkeit im Betrieb zweifelhaft wird. Für bestimmte dieser Vorrichtungen
wurde vorgeschlagen, eine Stange zwischen dem Bohrwerkzeug und einer Betätigungsvorrichtung
oberhalb der Tagesoberfläche zu verwenden, wodurch jedoch die Zuverlässigkeit im
Betrieb nicht wesentlich erhöht wird, andererseits jedoch die Bohrausrüstung und
deren Bedienung beträchtlich kompliziert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist, die Verwendung einer beweglichen Verriegelungseinrichtung
am Bohrwerkzeug oder an der Bohrstange zu vermeiden. Dies geschieht dadurch, daß
das ganze Bohrwerkzeug verstellbar gemacht wird, so daß es in der Bohrstellung mit
dem Schneidenteil radial über die Verlängerung des Futterrohres übersteht und sich
gleichzeitig an seinem hinteren 'feil gegen das Futterrohr abstützt, während es
beim Ziehen zur Bohrstellung geneigt ist, so daß der Schneidenteil innerhalb der
Verlängerung des Futterrohres zurückgezogen wird.
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Ein Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß ein hinterer Teil
des Bohrwerkzeuges mit einer Umfangsabstützfläche versehen ist, die durch einen
oder mehrere Flächenteile gebildet wird, mit dem Bohrwerkzeug aus einem Stück besteht,
sich in radialer Richtung entgegengesetzt dem radial am
weitesten
abstehenden Teil des Schneidenteils befindet und so geformt ist, d:aß sie gegen
die Innenfläche des Futterrohres beim Bohren anliegt, wenn die Drehachse des Bohrwerkzeuges
mit der Achse des Futterrohres zusammenfällt, und ferner das Bohrwerkzeug so geformt
ist, daß, wenn es beim Ziehen durch das Futterrohr in eine Stellung gebracht wird,
in. welcher die Achse des Bohrwerkzeuges zur Futterrohrachse geneigt ist, alle Teile
des Bohrwerkzeuges sich in einem Abstand von der Achse des Futterrohres befinden,
der kleiner ist als der Innenhalbmesser des Futterrohres.
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Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher
beschrieben, und zwar zeigt F i g. 1 eine Schnittansicht des unteren Teils eines
Bohrwerkzeuges mit einem dazugehörigen Futterrohr, wobei sich das Bohrwerkzeug in
der Bohrstellung befindet, F i g. 2 den gleichen Teil des Bohrwerkzeuges, jedoch
u. der Ziehstellung, F i g3 eine Ansicht im Schnitt durch das Bohr-Werkzeug und
das Futterrohr nach der Linie 3-3 in Fig.1; F i g. 4 eine Stirnansicht des Bohrwerkzeuges,
F i g. 5 eine Seitenansicht der Bohrstange im Aufriß bei abgenommenem Bohrwerkzeug;
F i g: 6 a und 6 b ,eine Gesamtansicht des Bohrers und des Futterrohres einschließlich
der Vorrichtungen zur Verbindung mit der Bohrmaschine.
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Die in F i g. 1 dargestellte Bohrstange 10 trägt an ihrem vorderen.
Ende ein Bohrwerkzeug 11. Dieses Bohrwerkzeug 11 weist an seinem vorderen Ende einen
Schneidenteil 12 auf, der zur Achse 13 exzentrisch ist. Die Bohrstange 10 und der
hintere Teil des Bohrwerkzeuges sind von einem Futterrohr 14 umgeben. Der größte
Abstand a des Schneidenteils von. der Achs 13 des Futterrohres an dem am weitesten
abstellenden Teil
25 des Schneidenteils ist größer als der Außenhalbmesser
R des Rohres 14, so daß Glas Bohrwerkzeug beim Drehbohren ein Bohrloch mit einem
größeren Durchmesser als der Futterrohrduxchmesser schneidet. Das Rohr 14 dreht
sieh beim Bohren nicht. Um das Ziehen des Bohrwerkzeuge durch das Butterrohr zu
ermöglichen, muß der kleinste Abstand b des Schneidenteils zur Achse so klein sein,
daß die Gesamtquerabmessung des Bohrwerkzeuges kleiner ist als der Innendurchmesser
des Futterohres, so daß
a -I- b
< 2 r ist. Außerdem muß dle in
F i g. 4 gezeigte Querabmessung c in der anderen Richtung ebenfalls kleiner sein
als der Innendurchmesser des Futterrohres, so daß
| c <[ 2 r ist. Die beiden Querabanessungen können |
| gegleich sein, so daß a -I- b = c ist. |
| Damit das Bohrwerkzeug beim Bohren so gehalten |
| wird, daß der Teil 25 einen gleichbleibenden Ab- |
| stand a von der Achse des Futterrohres hat, ist das |
| Bbhrwsrkzg a: seinem oberen Teil so geformt, daß |
| es au der Inneche des Futterrohres anliegt. Für |
| diesen Zist das Bohrwerkzeug mit einem zylin- |
| drischen Teil 1;5 geformt, der den gleichen Krüm- |
| muugshalbmesser wie die Innenfläche des Futter- |
| xOhres "hat Wenn sich das Bohrwerkzeug 11 in der |
| F i g. 1 gezeigten Stellung befindet, gleitet der |
| dresche Teil 15 während: der Drehung des Boh- |
| ters um die Innenwandung des Futterrohres herum |
| d wed der äußerste Te: des Schneidenteils mit |
| den.' Abstand a von der Drehachse 13 des Bohrers |
gehalten. Die Achse 13 ist daher sowohl die Mittelachse des Futterrohres als auch
die Drehachse der Bohrstange sowie des Bohrwerkzeuges.
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Um das Ziehen des Bohrwerkzeuges durch das Futterrohr zu ermöglichen,
ist es mit der Bohrstange verstellbar gekuppelt. Der vordere Teil der Bohrstange
sitzt in einer Bohrung von entsprechender Form im Bohrwerkzeug. Beim Bohren liegt
die Stirnfläche der Bohrstange gegen den Boden 17 der erwähnten Bohrung an. Der
vordere Teil 16 der Bohrung ist entsprechend der Bohrstange geformt, so daß
das Bohrwerkzeug in der Bohrstellung durch die Bohrstange geführt und in einer solchen
Stellung gehalten wird, daß die Drehachse des Bohrwerkzeuges mit der Längsachse
des Futterrohres zusammenfällt.
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Beim Ziehen des Bohrwerkzeuges muß dieses die in F i g. 2 gezeigte
Stellung einnehmen können, in welcher die Drehachse 13 a des Bohrwerkzeuges zur
Längsachse 13 des Futterrohres geneigt ist. Die Bohrstange 10 wird: in eine Stellung
oberhalb des Teils 16 der Bohrung im Bohrwerkzeug hochgezogen. Der hintere Teil
18 der Bohrung ist mit einer nach außen gerichteten geneigten Ausflachung
19 versehen, so daß das Bohrwerkzeug in die in der Zeichnung gezeigte Stellung geneigt
werden kann, jedoch die Bohrstange im oberen Teil der Bohrung bleibt. Die Längsachse
13 b der Bohrstange wird dann aus der Stellung, in welcher sie mit -der Achse
13 des Futterrohres zusammenfällt, etwas seitwärts bewegt.
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Damit das Bohrwerkzeug der Bohrstange folgt, wenn die letztere nach
oben ausgeholt wird, ist die Stange mit einer Ausflachung 20 versehen, wie sich
am besten aus F i g. 5 ergibt. In diese Ausflachung tritt eine Verriegelungsplatte
21 im Bohrwerkzeug ein. Die Ausflachung ist nach unten durch eine Schulter 22 und
nach oben durch eine zweite Schulter 23 begrenzt. Die Oberkante der Verriegelungsplatte
21 soll sich, wenn die Bohrstange zum Boden 17 der Bohrung 16, 18 gebracht
wird, unterhalb der Schulter 23 befinden. Wenn die Bohrstange hochgezogen wird,
gleitet sie längs der Bohrung 16, 18, bis die Schulter 22 gegen die Unterkante der
Verriegelungsplatte 21 zur Anlage kommt, worauf das Bohrwerkzeug der Bewegung der
Stange nach oben folgt. Die Verriegelungsplatte 21 befindet sich in einer Ausnehmung
im Bohrwerkzeug, so daß sie mit dem unteren Teil der Bohrstange im Eingriff steht.
Die Platte 21 ist mit dem Bohrwerkzeug zweckmäßig verschweißt, wie bei 27 angegeben.
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Damit Raum für das Bohrwerkzeug in seiner geneigten Ziehstellung innerhalb
des Innenquerschnittes des Futterrohres vorhanden ist, ist das Bohrwerkzeug mit
einer Abschrägung 24 an seinem vorderen Teil in einer radialen Richtung versehen,
die dem am weitesten exzentrischen Teil 25 des Bohrwerkzeuges entgegengesetzt ist,
und eine zweite Abschrägung 26 befindet sich am oberen Teil des Bohrwerkzeuges in
der gleichen radialen Richtung wie der Teil 25. Das Bohrwerkzeug ist daher so geformt,
daß Raum innerhalb des Innenquerschnittes des Futterrohres vorhanden ist, wenn es
in die in F i g. 2 gezeigte geneigte Stellung gebracht wird.
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Bei dem in der Zeichnung gezeigten Fall, in welchem die Bohrstange
10 rund ist, bilden die Abschrägung 20 und die mit dieser zusammenwirkende
Verriegeiungsplatte 21 Kupplungselemente, damit das Bohrwerkzeug die Drehung der
Bohrstange mitmacht,
In F i g. 6 a und 6 b ist eine Gesamtansicht
einer Bohrausrüstung für ein erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug dargestellt. Das Bohrwerkzeug
11 ist an einem Zwischenstück 10 befestigt. Das Zwischenstück ist an seinem hinteren
Ende mit einem Gewinde versehen und durch eine mit einem Innengewinde versehene
Kupplungsmuffe 31 mit einer Verlängerungsstange 32 verbunden, welche an beiden Enden
ein Gewinde trägt und an ihrem hinteren Ende mit einer zweiten Kupplungsmuffe 33
verbunden ist usw. Zum Drehen der Stangen, wenn diese miteinander gekuppelt werden,
sind sie mit Spannabflachungen 44 versehen. Das Futterrohr 14 wird ebenfalls durch
mit Gewinde versehene Anschlußmuffen 34 zusammengestellt, so daß es an seinem hinteren
Ende in der gleichen Weise wie die Bohrstange beim Fortschreiten der Bohrarbeit
verlängert werden kann. Am hinteren Ende der Bohrstange ist die oberste Verlängerungsstange
35 durch eine Kupplungsmuffe 36 mit einem Einsteckanschlußstück 37 gekuppelt, das
einen Spülkopf 38 trägt, welcher mit einem Anschluß 39 für die Zufuhr eines Spülmittels
versehen ist. Zwischen Spülkopf 38 und Einsteckanschlußstück 37 sind Dichtungen
45 und 50 angeordnet. Das oberste Rohr 40 ist mit einem Kopfstück 41 versehen, welches
einen Anschluß 42 für die Zufuhr oder gegebenenfalls den Austritt eines Spülmittels
aufweist. Zwischen dem Kopfstück 41 und der Bohrstange befindet sich eine Dichtung
46. Wenn Spülmittel an beiden -Anschlüssen 39 und 42 zugeführt wird, muß das Erdreich
bzw. das Gestein, welches den Bohrer umgibt, in der Lage sein, das Spülmittel aufzunehmen.
Andernfalls kann die Zufuhr nur an dem einen Anschluß und der Austritt nur an dem
anderen erfolgen.
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Zwischen Kopfstück 41 und der Kupplungsmuffe 36 kann eine Abstandshülse
43 zum Ausgleich für mögliche Toleranzunterschiede in der Länge des Rohres und des
Bohrwerkzeuges vorgesehen werden, damit das Bohrwerkzeug in einer geeigneten Höhe
mit Bezug auf die Verrohrung angeordnet werden kann.
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Das dem Spülkopf 38 zugeführte Spülmittel nimmt seinen Weg längs eines
Spülkanals 47 durch die Bohrstange und tritt an den Öffnungen 48 und 49 im Bohrwerkzeug
aus. Das Bohrwerkzeug ist mit vier kreuzweise angeordneten Schneideinsätzen versehen.
Eine Spülöffnung 48 befindet sich am Schnittpunkt zwischen den Einsätzen,
während weitere Spülöffnungen 49 zwischen den Einsätzen vorgesehen sind. Es kann
natürlich auch eine andere Anordnung der Einsätze an Stelle beispielsweise eines
einzigen Meißeleinsatzes vorgesehen werden.
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Die Kupplung zwischen dem Bohrwerkzeug und der Bohrstange kann unter
Beibehaltung des wesentlichen erfindungsgemäßen Merkmals in der Weise abgeändert
werden, daß das Bohrwerkzeug mit Bezug auf die Bohrrichtung geneigt werden kann.
Statt einer runden Bohrstange kann eine Stange mit einem polygonalen Querschnitt
verwendet werden.