DE1262938B - Selbstfortschreitende Vorbohrmaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

E21c

Deutsche Kl.: 5b-19/00

Nummer: 1262 938

Aktenzeichen: S 81842 VI a/5 b

Anmeldetag: 29. September 1962

Auslegetag: 14. März 1968

Die Hauptpatentanmeldung bezieht sich auf eine selbstfortschreitende Vorbohrmaschine mit einem Bohrwerkzeug und einem im Bohrloch geführten Gehäuse, in dem eine Antriebsmaschine für das Bohrwerkzeug und eine Vortriebseinrichtung untergebracht sind.

Die Erfindung nach dem Hauptpatent besteht darin, daß das Gehäuse durchweg starr ausgebildet ist und eine Länge von wenigstens dem sechsfachen Bohrlochdurchmesser aufweist, daß ein radiales Führungslager für das Bohrwerkzeug am vorderen Ende des starren Gehäuses angeordnet ist, und daß zur Führung des Gehäuses im Bohrloch eine mehrere von der Maschinenachse stets untereinander gleichen Abstand aufweisende Führungsflächen aufweisende Führungsvorrichtung am vorderen und eine weitere Führungsvorrichtung am hinteren Teil des Gehäuses dient. Durch diese Maßnahmen ist eine außergewöhnlich hohe Zielgenauigkeit beim Vorbohren erreichbar. Ferner ist die Kapselung der bewegten Maschinenteile gegenüber der mit Bohrklein durchsetzten Umgebung stark erleichtert. Um die gesamte Konstruktion zu vereinfachen, ist nach dem Hauptpatent ferner zweckmäßigerweise eine oder beide Führungsvorrichtungen gleichzeitig als Vortriebseinrichtung ausgebildet. Dabei besteht eine oder beide Führungsvorrichtungen aus maschinell angetriebenen, zur Maschinenachse symmetrisch angeordneten Rollen. Diese Rollen sind nach einer Ausbildung des Hauptpatents außen verzahnt und stehen mit dieser Verzahnung mit der Bohrlochwand im Eingriff.

Bei der in dem Hauptpatent beschriebenen Erfindung hat sich gezeigt, daß über die Vortriebsrollen wegen der begrenzten Auflagefläche an der Lochwand nur begrenzte Andruckkräfte bei hohem spezifischem Anpreßdruck erreichbar sind. Dies ist bei stark wechselnden Gesteinsfestigkeiten unter Umständen für die Zentrierung und Zielgenauigkeit beim Bohren von Nachteil.

Um auch unter diesen Bedingungen mit guter Zielgenauigkeit bohren zu können, ist gemäß der Zusatzerfindung die Vortriebseinrichtung als Schreitwerk ausgebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß bei verhältnismäßig großen Andrückflächen mit verhältnismäßig geringer spezifischer Andrückkraft eine einwandfreie Festlegung, Zentrierung und Vorschub der Bohrmaschine erreicht wird.

Nach einer Ausbildung der Zusatzerfindung sind die Schreitorgane des Schreitwerks sowohl radial als auch axial beweglich in Fenstern des hohl-

Selbstfortschreitende Vorbohrmaschine

Zusatz zur Anmeldung: E 23594 VI a/5 b ■
Auslegeschrift 1257 077

Anmelder:

Dipl.-Ing. Wolfgang Ebeling,
3327 Salzgitter-Bad,
Heinrich-von-Stephan-Str. 49

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Wolfgang Ebeling, 3327 Salzgitter-Bad

zylindrisch ausgebildeten Maschinengehäuses angeordnet und seitlich geführt.
Zweckmäßigerweise sind an den Stirnseiten der als Schreitbacken ausgebildeten Schreitorgane Deckplatten angelenkt, welche die von den Schreitbacken nicht ausgefüllten Teile der Fensteröffnungen überdecken und mit ihrer freien Seite auf einer Fläche des Gehäuses des Schreitwerks gleiten. Dadurch sind die beweglichen Teile der Bohrmaschine im Bereich des Schreitwerks vor dem umgebenden Bohrmehl geschützt.

Nach einer Ausführungsform der Zusatzerfindung sind die Deckplatten durch an dem Gehäuse des Schreitwerks befestigte Blattfedern von vorzugsweise der Breite der Fenster an die Gehäuseflächen angedrückt. Durch diese Maßnahme wird der Dichtungseffekt noch erhöht. Die hinteren Blattfedern können die Schreitbacken in deren Ausgangs-Stellung abstützen. Dadurch ist die Ausgangsstellung auch beim Bohren nach oben stets einzuhalten. Die freien Enden der hinteren Blattfedern können dabei in der Ausgangsstellung der Schreitbacken Schrägflächen an den freien Enden der hinteren Deckplatten abstützen. Die Schrägung der Schrägflächen ist dabei vorteilhafterweise so bemessen, daß ohne Aufgabe von Druckmittel auf die Schreitbacken diese letzteren über die Deckplatten durch die Blattfedern in der vorderen oder Ausgangsstellung gehalten werden.

Vorteilhafterweise ist das Schreitwerk gleichzeitig als Führungsvorrichtung ausgebildet. Dadurch

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wird die Konstruktion des vorderen Maschinenteils Anbohrvorrichtung gemäß Linie L-I in F i g. 3 axial vereinfacht. geschnitten ist,

Nach einer Ausbildung der Zusatzerfindung F i g. 2 die Bohrkrone mit zurückgezogenem Füh-

liegen die Schreitbacken auf einem axial beweg- rungskörper der Anbohrvorrichtung beim Anlichen Ringkolben unter Zwischenschaltung von 5 zentrieren des Bohrloches,

Spreizkeilen auf. Diese Ausbildung ermöglicht in F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B in

einfacher Weise eine radiale Spreiz- und axiale Fig. 1; die Vorbohrmaschine ist dabei nicht dar-Vortriebsbewegung. Das vordere Ende des Ring- gestellt,

kolbens kann in einem Zylinderraum des Gehäuses F i g. 4 in größerem Maßstab einen Axialschnitt

gleiten. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, für io des vordersten Gehäuseteils der Vorbohnnaschine; die Bewegung der Schreitbacken und damit auch dabei ist auf der rechten Seite der Figur die Ausder Bohrmaschine selbst einen hydraulischen An- gangsstellung der Klemmorgane gezeigt, während trieb zu verwenden, wobei eine Rückführfeder in auf der linken Seite der Figur die Klemmstellung der einfacher Weise für einen schnellen selbsttätigen Klemmorgane im Bohrloch dargestellt ist, und Rückhub sorgt. Zusätzlich kann auch das hintere 15 F i g. 5 in seiner oberen Hälfte einen Schnitt nach Ringkolbenende in einem weiteren Zylinderraum der Linie C-D-E-F und in seiner unteren Hälfte des Gehäuses gleiten und eine ebenfalls ent- einen Schnitt nach der Linie G-H in F i g. 4. gegengesetzt der Bohrrichtung wirkende Kolben- Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsfläche aufweisen, die vorzugsweise kleiner als die beispiel der Vorbohrmaschine besteht aus einem wirksame Kolbenfläche des vorderen Ringkolben- 20 zweiteiligen, gegenläufigen Bohrwerkzeug 4, 5 und endes ist. einem vierteiligen, zu einem starren Ganzen ver-

Dieser zweite Zylinderraum kann für einen schraubten Gehäuse 100,101,9,7. Der Gehäuseteil Schnellvorschub der Maschine für die Leerfahrt der 100 enthält eine Vortriebseinrichtung, der Teil 101 Maschine in der bereits abgebohrten Strecke, z. B. eine Hydraulikpumpe 102 für die Vortriebseinrichnach einem Schneidenwechsel, dienen. 25 tung, der Teil 9 ein Untersetzungsgetriebe 2 und der

Zweckmäßigerweise sind bei allen Schreitbacken Teil 7 einen z. B. elektrischen Antriebsmotor 1. Die Anschläge gegen das Gehäuse und gegen den Ring- Teile 100,101, 9, 7 des Gehäuses sind miteinander kolben vorgesehen, die in der vordersten oder fest und starr verschraubt. Am hinteren Ende des Ausgangsstellung des Ringkolbens sämtlich an ihren Motorgehäuses 7 ist eine Führungsvorrichtung in Gegenflächen anliegen und so jede Schreitbacke in 30 Form von Führungskufen 13 angebracht und die eine vorbestimmte Ausgangsstellung bringen. Auf Energiezuführungsleitung 6 sowie ein Zugseil 103 andiese Weise wird bei jedem Schritt durch die Wir- geschlossen.

kung der Spreizkeile eine vorherbestimmte gleich- Die im vordersten Gehäuseteil 100 untergebrachte

bleibende Lage der Maschinenachse bezüglich der Vortriebseinrichtung ist als schrittweise arbeitendes Bohrlochachse gewährleistet. Dies ist eine Vor- 35 Schreitwerk ausgebildet und dient zugleich als zweite aussetzung für zielgenaues Bohren. Führungsvorrichtung. Drei am Umfang angeordnete

Nach einer Ausführangsform der Zusatzerfmdung Schreitbacken 104 sind in Fenstern 105 (Fig. 4) des ist wenigstens eine Backe der vorderen Führungs- Gehäuses 100 radial und axial beweglich angeordnet vorrichtung oder wenigstens eine zusätzlich vor- und seitlich geführt. Sie stützen sich radial auf einem handene, unter radialem Federdruck stehende Backe 40 Ringkolben 106 ab, der an seinen beiden Enden jeradial beweglich in dem Gehäuse geführt. Diese weils in einem Zylinderraum 104 und 108 des GeAusbildung gibt die Gewähr dafür, daß die Bohr- häuses 100 axial beweglich geführt ist. An jeder maschine auch bei steilem Aufwärtsbohren während Schreitbacke 104 sind zwei Spreizkeile 115 befestigt, der Schreitpausen im Bohrloch ausreichend fest- die über zwischengeschaltete Rollen 116 auf entgeklemmt ist. Dabei sind zweckmäßigerweise drei 45 sprechenden, an der Außenseite des Ringkolbens zusätzliche Federbacken im Abstand voneinander 106 befestigten Spreizkeilen 117 aufliegen. Die an dem hinteren Ende des vordersten Gehäuseteils Rollen 116 sind in Käfigen 118 geführt, angeordnet. Die zusätzlichen Führungsbacken Das Kopfende des Ringkolbens 106 weist Man-

können dabei in einer zur Maschinenachse senk- scherten 120 auf und wird durch in den Zylinderrechten Ebene am Umfang des Maschinengehäuses 50 raum 107 eingeleitetes Drucköl gegenüber dem Geangeordnet sein. Dadurch wird eine gleichmäßige häuse 100 axial nach hinten bewegt. Eine vorKräfteverteilung und gute Zentrierung der Maschine gespannte und an dem Gehäuse 100 abgestützte im Bohrloch erreicht. Rückführfeder 122 drückt den Ringkolben 106

Die Druckmittelversorgung der hydraulischen ständig nach vorn und wirft ihn nach beendetem Vortriebseinrichtung erfolgt gemäß der Zusatz- 55 Arbeitshub nach Abschaltung der Druckölzufuhr erfindung durch eine Hydraulikpumpe, die in einem wieder in die Ausgangsstellung, hinter dem vordersten Gehäuseteil befestigten Ge- An dem vorderen Teil der Schreitklemmbacken

häuseteil untergebracht ist. Nach einer weiteren 104 und an den vorderen, mit dem Ringkolben 106 Ausführungsform der Zusatzerfindung ist an dem f_est verbundenen Spreizkeilen 17 einerseits sowie am hinteren Ende des Hydraulikpumpengehäuseteils 60 vorderen Ende der Klemmbacken 104 und an dem ein Gehäuseteil für das Untersetzungsgetriebe und Gehäuse 100 andererseits sind einander zugeordnete an dessen hinterem Ende ein Gehäuseteil für den Anschläge 123 und 124 sowie 125 und 126 vor-Antriebsmotor befestigt. Diese Teilungen sind für gesehen, die in der vordersten Ausgangsstellung des Transport, Montage und Wartung von Vorteil. Ringkolbens 106 jeweils paarweise aneinander an-

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der 65 liegen. An den Stirnseiten einer jeden Schreitbacke Erfindung als Beispiel dargestellt. Es zeigt 104 sind Deckplatten 127,128 angelenkt, welche die

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorbohrmaschine von den Schreitbacken nicht verdeckten Teile der mit Anbohrvorrichtung in Startposition, wobei die Fenster 105 überdecken und mit ihrer freien Seite

auf Planflächen 129,130 des Gehäuses 100 gleiten. Die Deckplatten 127, 128 sind durch am Gehäuse 100 befestigte Blattfedern 131,132 an das Gehäuse 100 angedrückt, welche ebenfalls die Breite der Fenster 105 haben und dadurch eine noch bessere Abdichtung der inneren Teile des Schreitwerks zeitigen.

Die freien Kanten 133 der unteren Deckplatten 128 sind abgeschrägt. Die Länge der Blattfedern 132 ist so gewählt, daß ihre Vorderkanten auf diesen Schrägen aufliegen, wenn die Schreitbacken 104 sich in der Ausgangsstellung befinden. Sobald die Klemmbacken sich aus der Ausgangsstellung bewegen, schnappen die Blattfedern 132 von den Schrägen herunter und schieben sich über die Deckplatten 128.

Der Ringkolben 106 besitzt an seinem hinteren Ende eine zweite, kleinere Ringkolbenfläche 134, die gemeinsam mit einer in dem Gehäuse 100 angebrachten Dichtung 135 den Zylinderraum 108 abschließt. Durch Umschaltung der Druckmittelzufuhr von dem Zylinderraum 107 auf den Zylinderraum 108 wird das Drucköl der Hydraulikpumpe 102 (F i g. 1) in diesen kleineren Zylinder 136 geleitet. Dadurch wird bei gleicher Pumpenfördermenge eine erhöhte Schreitgeschwindigkeit erzielt, die beim Wiedereinfahren der Vorbohrmaschine in das Bohrloch nach einem Schneidenwechsel od. ä. die Bohrpause verkürzt.

Ein Kranz von drei besonderen Federbacken 137 steht ständig unter dem Druck vorgespannter Federpakete 138. Die Federbacken sind seitlich in komplementär ausgebildete Ausnehmungen des Gehäuses 100 geführt, aber bis zum Anliegen von Anschlägen 139 an gehäusefesten Sitzen 136 bezüglich der Maschinenachse radial nach außen bewegbar.

Der Ringkolben 106 und eine innere Zylinderbüchse 140 sind hohl ausgebildet, um den Durchtritt konzentrischer Antriebswellen 20,28 für die beiden Bohrkronen 4, 5 zu gestatten.

Die Hydraulikpumpe 102 für die Versorgung der hydraulischen Vortriebseinrichtung ist in dem Gehäuseteil 101 untergebracht und wird zusammen mit den Bohrkronen 4, 5 über das Untersetzungsgetriebe 2 von dem Antriebsmotor 1 angetrieben.

Beim Anbohrvorgang wird die Vorbohrmaschine in einer Anbohrvorrichtung geführt, die aus einem rohrartigen Führungskörper 61 mit daran befestigter Führungsschiene 62, einer auf der Schiene 62 längsverschiebbaren Führungsschelle 63, zwei Stempeln 146, einem Joch 147 und einer Halterung 148 für die Führungsschiene sowie einer Grundplatte 149 besteht. Das Joch 147 ist an Leisten 150 der Stempel 146 befestigt und hält mit Klemmen 151 das Kopfstück 61 an Klemmleisten 152 (F i g. 3). In axialer Richtung sind Führungskörper 61 und Führungsschiene 62 durch ein Hebezeug 153 längsverschiebbar. Bei Beginn des Anbohrens (F i g. 2) wird zunächst das Bohrloch anzentriert, wobei die äußere Bohrkrone 4 mit besonderen Erweiterungsschneiden 154 bestückt ist, die den Lochanfang 155 auf den Außendurchmesser des Führungskörpers 61 erweitern, in der zweiten Phase des Anbohrens (F i g. 1) sind die Erweiterungsschneiden 154 gegen normale Bohrschneiden 156 ausgewechselt, und der Führungskörper 61 ist in den Lochanfang 155 hineingezogen. Auf diese Weise ist ein formschlüssiger Übergang von dem Führungskörper in das Bohrloch und eine gute Standfestigkeit und Zentrierung der Anbohrvorrichtung gewährleistet. Beides ist für einen störungsfreien Ablauf des Anbohrvorganges und für die Zielgenauigkeit der Bohrung wesentlich.

Die beide Stempel 146 verbindende Grundplatte trägt einen Rollenblock 157. Dieser dient zur Umleitung des Zugseils 103 zu einer entfernter stehenden Winde. Mit dem Zugseil 103 kann die Vorbohrmaschine jederzeit aus dem Bohrloch zurückgezogen werden, wobei die Reibung der Federbacken 137 an der Bohrlochwand überwunden werden muß. Diese Reibung ist im übrigen ausreichend bemessen, um auch beim Bohren senkrecht von unten nach oben stets einen sicheren Halt der Vorbohrmaschine im Bohrloch zu gewährleisten und Abstürzen zu vermeiden.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Selbstfortschreitende Vorbohrmaschine mit einem Bohrwerkzeug und einem im Bohrloch vorn und hinten geführten, durchweg starren Gehäuse, in dem eine Antriebsmaschine für das Bohrwerkzeug und eine Vortriebseinrichtung untergebracht sind, nach Patentanmeldung E 23594 VI a/5 b (deutsche Auslegeschrift 1 257077), dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebseinrichtung als Schreitwerk ausgebildet ist.

2. Vorbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreitorgane (104) des Schreitwerks sowohl radial als auch axial beweglich in Fenstern (105) des hohlzylindrisch ausgebildeten Maschinengehäuses (100, 102, 9, 7) angeordnet und seitlich geführt sind.

3. Vorbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten der als Schreitbacken (104) ausgebildeten Schreitorgane Deckplatten (127, 128) angelenkt sind, welche die von den Schreitbacken nicht ausgefüllten Teile der Fensteröffnungen überdecken und mit ihrer freien Seite auf einer Fläche (129, 130) des Gehäuses (100) des Schreitwerks gleiten.

4. Vorbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten (127, 128) durch an dem Gehäuse (100) des Schreitwerks befestigte Blattfedern (131,132) von vorzugsweise der Breite der Fenster (105) an die Gehäuseflächen (129,130) angedrückt werden.

5. Vorbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren Blattfedern (132) die Schreitbacken (104) in deren Ausgangsstellung abstützen.

6. Vorbohrmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der hinteren Blattfedern (132) in der Ausgangsstellung der Schreitbacken (104) Schrägflächen (133) an den freien Enden der hinteren Deckplatten (128) abstützen.

7. Vorbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreitwerk gleichzeitig als Führungsvorrichtung ausgebildet ist.

8. Vorbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schreitbacken (104) auf einem axial beweglichen Ringkolben (106) unter Zwischenschaltung von Spreizkeilen (115,117) aufliegen.

9. Vorbohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Ringkolbens (106) in einem Zylinderraum (107) des Gehäuses (100) gleitet.

10. Vorbohrmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich das hintere Ringkolbenende in einem weiteren Ringraum (108) des Gehäuses (100) gleitet und eine ebenfalls entgegen der Bohrrichtung wirkende Kolbenfläche (134) aufweist, die vorzugsweise kleiner als die wirksame Kolbenfläche des vorderen Ringkolbenendes ist.

11. Vorbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei allen Schreitbacken (104) Anschläge (125 und 123) gegen das Gehäuse (100) und gegen den Ringkolben (106) vorgesehen sind, die in der vordersten oder Ausgangsstellung des Ringkolbens sämtlich an ihren Gegenflächen anliegen und so jede Schreitbacke (104) in eine vorher bestimmte Ausgangsstellung bringen.

12. Vorbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Backe der vorderen Führungsvorrichtung oder wenigstens eine zusätzlich vorhandene, unter radialem Federdruck stehende Backe (137) radial beweglich in dem Gehäuse (100) geführt ist.

13. Vorbohrmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß drei zusätzliche Federbacken (137) im Abstand voneinander an dem hinteren Ende des vordersten Gehäuseteils (100) angeordnet sind.

14. Vorbohrmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbacken (137) in einer zur Maschinenachse senkrechten Ebene am Umfang des Maschinengehäuses angeordnet sind.

15. Vorbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelversorgung der hydraulischen Vortriebseinrichtung durch eine Hydraulikpumpe (102) geschieht, die in einem hinter dem vordersten Gehäuseteil (100) befestigten Gehäuseteil (101) untergebracht ist.

16. Vorbohrmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an dem hinteren Ende des Hydraulikpumpengehäuseteils (101) ein Gehäuseteil (9) für das Untersetzungsgetriebe (2) und an dessen hinterem Ende ein Gehäuseteil (7) für den Antriebsmotor befestigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1168159;
USA.-Patentschrift Nr. 3 005 629.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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