DE1533618C - Erweiterungsbohrkopf - Google Patents

Description

gearbeitet werden. Das zur Betätigung der Kolben-Zylinder-Einrichtungen dienende Medium ist vorteilhaft Druckluft. Jedoch kann auch Drückwasser oder eine andere Flüssigkeit verwendet werden, wenn dies zweckmäßig erscheint. .

Für die Ausführung im einzelnen bestehen verschiedene Möglichkeiten. So kann jedem Arm eine Kolben-Zylinder-Einrichtung zugeordnet sein. Weiterhin läßt sich ein den Bohrkopfkörper umgebender Schieber vorsehen, mit dem zwei oder mehr Arme durch Lenker verbunden Sind und der mittels einer oder mehrerer Kolben-Zylinder-Einrichtungen axial verstellbar ist.

Grundsätzlich ist es möglich, die Kolben-Zylinder-Einrichtung bzw. -Einrichtungen einfachwirkend auszubilden, derart, daß durch Druckmittelzufuhr das Ausschwenken der Arme erfolgt, während das Einschwenken derselben unter der Wirkung ihres Eigengewichtes oder mit Unterstützung von Federn vonstatten geht.

Vorteilhaft werden jedoch doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einrichtungen vorgesehen, deren Zylinderräume beiderseits des Kolbens an getrennte · Druckmittelleitungswege des Bohrgestänges anschließbar sind. Es kann dann sowohl das Ausschwenken als auch das Einschwenken der Arme durch das Druckmittel bewirkt werden, das zu diesem Zweck entweder dem einen oder dem anderen Zylinderraum zugeführt wird, so daß die eine oder ' die andere Kolbenseite beaufschlägt wird. Dies kann sehr einfach mittels eines Steuerventils od. dgl. erfolgen.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Kolben-Zylinder-Einrichtung bzw. -Einrichtungen jeweils mit einem bei Erreichen der ausgeschwenkten Stellung der Arme durch Anschlag betätigbaren, eine Verbindung zwischen beiden Zylinderräumen herstellenden Ventil ausgestattet sind. Das öffnen des Ventils bewirkt eine Änderung der Druckverhältnisse, die zur Anzeige für das Erreichen der ausgeschwenkten Stellung der Arme benutzt werden kann. Dies gilt nicht allein für doppeltwirkende Druckmittelzylinder, sondern ist auch bei einfachwirkenden Zylindern möglich.

Bei einer Ausführung mit einem Ventil, das in öffnungsstellung einen Durchlaß von dem einen Zylinderraum zu dem anderen Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Einrichtung bzw. -Einrichtungen freigibt, besteht ein besonderes Merkmal der Erfindung darin, daß die Zylinderräume der einzelnen Kolben-Zylinder-Einrichtungen an jeweils eigene Luftzuleitungen angeschlossen sind, wobei die eine Luftzuleitung zusätzlich als Zuleitungsweg für das Lufthebe-Bohr- -. verfahren ausgebildet ist. Dadurch ist eine Betriebsweise möglich, bei der die Druckluft für das Lufthebe-Bohrverfahren gleichzeitig, auch zur Betätigung der Kolben-Zylinder-Einrichtung bzw. -Einrichtungen verwendet werden kann, wobei dieselbe in der ausgeschwenkten Stellung der Arme und dementsprechend geötfnetem Ventil durch beide Zylinder- 6p ' räume strömt. Soll mit dem Lufthebe-Bohrverfahren bei eingeschwenkter Stellung der Arme gebohrt werden, so wird Druckluft durch die dafür am oder im Gestänge vorgesehene Leitung geführt, wobei gleichzeitig der mit dieser Leitung in Verbindung stehende Zylinderraum unter Druck steht, so daß auf den Kolben eine Kraft wirkt, die ihn in einer der eingeschwenkten Lage der Arme entsprechenden Stellung hält. Die mit dem anderen Zylinderraum verbundene Luftleitung ist dabei zweckmäßig am Ende geöffnet.

Wenn dagegen der Erweiterungsbohrkopf unter Anwendung des Lufthebe-Bohrverfahrens in Tätigkeit treten soll, so wird die Druckluftquelle auf die andere Leitung geschaltet. Die bisher vom Bohrgerät aus gespeiste Leitung wird zweckmäßig mit einem Druckanzeigegerät verbunden. Der Kolben der Kolben-Zylinder-Einrichtung bzw. -Einrichtungen wird nun so beaufschlagt, daß er sich im Sinne eines Ausschwenkens der Arme verschiebt. Die dabei aus dem anderen Zylinderraum verdrängte Luft kann über die daran angeschlossene Luftleitung in das Gestänge austreten. Ist die voll ausgeschwenkte Stellung der Arme erreicht, öffnet sich im Druckmittelzylinder das Ventil, so daß die weiterhin zugeführte Druckluft von diesem Zeitpunkt an in den anderen Zylinderraum übertritt und von diesem in die andere Luftleitung und damit in das Gestänge zur Durchführung des Lufthebe-Bohrverfahrens gelangt. Der dabei in dieser Leitung auftretende Druckanstieg kann an einem Manometer am Bohrgerät angezeigt werden und läßt so erkennen, daß die Endstellung der Arme erreicht ist. Letzteres ist in jedem Fall durch das Einsetzen des Lufthebevorganges erkennbar.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Bohrkopfes im Längsschnitt,

F i g. 2 eine weitere Ausführung im Längsschnitt und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine der Ausführung nach F i g. 2 ähnliche Ausführung.

Der in Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit der Zifferl bezeichnete Erweiterungsbohrkopf weist einen mittleren, rohrförmigen Bohrkopfkörper 2 auf, der an seinen Enden mit angeschweißten Flanschen 3 und 4 versehen ist, die der Verbindung mit den Teilen eines Bohrgestänges dienen. Der Bohrkopf kann z.B. über der untersten Schwerstange eines Bohrstranges oder aber auch an einer anderen Stelle desselben eingebaut werden, wenn die Umstände dies wünschenswert oder erforderlich erscheinen lassen.

Am Bohrkopfkörper 2 sind ausschwenkbare Arme mit Werkzeugen angelenkt. In F i g. 1 ist nur ein solcher Arm 5 mit zugehörigem, durch einen Druckmittelzylinder 12 gebildeten Antrieb gezeigt. Es können jedoch zwei, drei oder mehr solcher Arme vorhanden sein. .

Der Arm 5 ist auf einer Achse 6 gelagert, die in zwei parallelen Wänden 7 gehalten ist (nur eine derselben ist sichtbar). Diese Wände7 sind z.B. durch Schweißen am Bohrkopfkörper 2 befestigt und werden außen durch Verbindungs- und Abdeckplatten 8, 9 zusammengehalten. Der Arm 5 trägt eine mittels Bolzen und Mutter 10 lösbar festgelegte Schneidrolle 11, die in der mit ausgezogenen Linien darge-' stellten ausgeschwenkten Arbeitsstellung zum Erweitern des Bohrloches dient. Mit gestrichelten Linien ist die eingeschwenkte Ruhestellung angedeutet, in der die Schneidrolle innerhalb des vorhandenen Bohrlochquerschnittes liegt.

In der Kolben-ZyJinder-Einrichtung 12 ist ein Kolben 13 verschiebbar, dessen Kolbenstange 14 mittels eines Zapfens 15 an einem gegabelten Ansatz des Armes 5 angelenkt ist. Die Einrichtung 12 selbst ist an einem von den Wänden 7 gehaltenen Zapfen 16 schwenkbar aufgehängt. Der Kolben 13 weist eine

zum unteren Zylinderraum 17 hin offene Bohrung 18 auf, die mit ihrem anderen Ende in eine Kammer 19 mündet. Diese Kammer wird durch eine Gewindebohrung im Kolben 13 gebildet, ih die ein Ventil 20 eingeschraubt ist. Der bewegliche Teil des Ventils 20 wird durch eine Feder gegen seinen Sitz in Schließstellung gedrückt. In den oberen Zylinderdeckel 22 ist ein Anschlagbolzen 21 eingeschraubt, dessen Länge so bemessen ist, daß er an dem beweglichen Teil des Ventils 20 zur Anlage kommt und dadurch dasselbe öffnet, wenn der Kolben 13 eine Stellung erreicht hat, die der voll ausgeschwenkten Lage des Armes 5 entspricht.

'; Bei der dargestellten Ausführung ist der Bohrkopf 1 zum Anschluß an ein Gestänge bestimmt, welches außerhalb seines mittleren, dem Durchtritt der Spülung dienenden Durchlasses an zwei sich diametral gegenüberliegenden Stellen Luftleitungen aufweist, die sich in Leitungen 25 und 26 im Bohrkopfkörper 2 fortsetzen. Die Leitung 26 steht über einen ringförmigen Verteilerraum 27 mit einem Rohr 28 in Verbindung, das an eine Bohrung des unteren Zylinderdeckels 23 angeschlossen ist und somit in den unteren Zylinderraum 17 mündet. Die andere Leitung 25 steht über einen ihr zugeordneten weiteren ringförmigen Verteilerraum 29 einerseits mit einem zu einer Bohrung des oberen Zylinderdeckels 22 führenden Rohr 30 und dadurch mit dem oberen Zylinderraum 24 in Verbindung und setzt sich andererseits in einem am Bohrkopfkörper 2 entlanggeführten Rohr 31 fort. Dieses mündet in eine Bohrung 32 im unteren Teil des Bohrkopfkörpers 2, die an eine entsprechende Bohrung im nachfolgenden Gestängeoder Schwerstangenteil angeschlossen wird. Dieser letztgenannte Leitungsweg 31, 32 dient dazu, die Luft im Gestänge nach unten bis zu der Stelle zu führen, an der sie in das Gestängeinnere eintreten soll, um die Hebewirkung zu vollbringen.

Beim Bohren im eingeschwenkten Zustand des Armes 5 wird von der obertägigen Ausrüstung der Leitung 25 Druckluft zugeführt, während die Leitung 26 geöffnet ist. Über den Verteilerraum 29 und das Rohr 30 gelangt die Druckluft einerseits in den oberen Zylinderraum 24 und beaufschlagt den Kolben 13 auf der Oberseite, so daß er in seiner untersten Stellung verbleibt und den Arm 5 in der eingeschwenkten Lage hält. Gleichzeitig strömt Druckluft durch den Leitungsweg 31, 32 für die Durchführung des Lufthebe-Bohrverfahrens nach unten.

Zum Ausschwenken des Armes 5 wird der Leitungsweg 25 über Tage gesperrt und Druckluft in den Leitungsweg 26 geführt. Dadurch wird nun der Kolben 13 auf seiner Unterseite beaufschlagt und bewegt sich nach oben, wobei der Arm 5 nach außen geschwenkt wird. Die aus dem oberen Zylinderraum 24 verdrängte Luft entweicht durch das Rohr 30, den Verteilerräum 29 und den Leitungsweg 31,32 nach unten. Die Bewegung des Kolbens 13 endet, wenn das Ventil 20 auf den Anschlagbolzen 21 trifft und dadurch geöffnet wird. iDie ständig weiter zugeführte Druckluft strömt dann vom unteren Zylinderraum 17 . durch die Bohrung 18, die Kammer 19 und das Ventil 20 in den oberen Zylinderraum 24 und von dort über das Rohr 30 und den Verteilerraum 29 in den Leitungsweg 31,32, um an einer tiefer liegenden Stelle in das Gestängeinnere einzutreten.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführung des Bohrkopfes 34 entspricht hinsichtlich der -Luftführung und der Wirkungsweise derjenigen nach Fig. 1. Einander entsprechende Teile der Luftführung sind daher mit denselben Ziffern bezeichnet. An die Stelle des außen liegenden Rohres 31 ist hier ein Längskanal 33 im Bohrkopfkörper 2 getreten. Der Bohrkopf 34 weist zwei oder mehr mit Rollenmeißeln 11 ausgestattete Arme 5 auf, die wiederum auf Achsen 6 gelagert sind. Letztere werden von gabelförmigen Ansätzen 35 des Bohrkopfkörpers 2 gehalten. Die Arme 5 sind über Lenker 36 gelenkig mit einem im Mittelteil als Ring ausgebildeten Schieber 37 verbunden, der mittels der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 38 am Bohrkopfkörper 2 in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei die Kolbenstangen 39 der Zylinder am Schieber 37 angelenkt sind, während die Zylinder selbst mit ihren oberen Enden an Wandteilen 40 gehalten sind, die ähnlich wie die Teile 7 in F i g. 1 vom Bohrkopfkörper 2 ausgehen.

Die Kolbenstangen 39 der Einrichtungen 38 sind hier durchgehend ausgebildet und in beiden Zylinderdeckeln 41, 42 geführt. Jeder Kolben 43 ist wiederum mit einer Bohrung und einem Ventil 44 versehen, wobei das letztere sich in seinen Einzelheiten von demjenigen nach F i g. 1 unterscheidet, in der Wirkungsweise jedoch mit diesem übereinstimmt. Der Anschlag zum öffnen des Ventils 44 in der gewünschten Endstellung wird hier durch einen auf der Kolbenstange 39 gleitenden, vom Kolben 43 mitgenommenen Rohrteil 45 gebildet, der zur Anlage am oberen Zylinderdeckel 42 kommt.

Fig. 3 läßt in Draufsicht einen Bohrkopf 46 mit drei ausschwenkbaren, Rollenmeißel 11 tragenden Armen erkennen, wobei die Ausführung im übrigen derjenigen nach F i g. 2 entspricht.

"Abweichend von den dargestellten Ausführungen läßt sich der Bohrkopf auch so ausbilden, daß die Ventile in den Kolben der Druckmittelzylinder fortgelassen werden und jeder der beiden Leitungswege als umschaltbare Hin- bzw. Rückleitung für ein Druckmedium benutzt wird, wobei außerdem auch die weiter nach unten führenden Leitungsteile wegfallen. Eine solche Ausführung ist z. B. bei anderen Bohrverfahren als dem Lufthebe-Bohrverfahren einsetzbar oder aber auch bei dem letzteren, wenn zusätzlich eine zu dessen Durchführung dienende Luftleitung vorhanden ist.

Der erfindungsgemäße Bohrkopf kann zum Erweitern oder Aufbohren von Bohrlöchern der verschiedensten Art verwendet werden, z. B. beim Brunnenbohren, bei Pfahlgründungen, zur Herstellung von Verzahnungen usw. An Stelle von Rollenmeißeln lassen sich auch andere Werkzeuge vorsehen. Während bei den dargestellten Ausführungsbeispielen in erster Linie an ein Arbeiten in Abwärtsrichtung gedacht ist, kann jedoch auch ein Erweitern nach oben hin ermöglicht werden. Die Vorrichtung läßt sich ferner zum gleichzeitigen Bohren und Verrohren einsetzen. Nach Beendigung des Arbeitsganges ist der Bohrkopf mit eingeschwenkten Armen durch das Innere der Verrohrung hochziehbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 stänges oder Bohrkopfes (deutsche .Auslegeschrift Patentansprüche: 1 207 907). Es ergibt sich dadurch zwangläufig ein verwickelter Aufbau und eine Behinderung des Spül-

1. An ein Bohrgestänge anschließbarer Er- stromes. Ein Gegenspülverfahren ist mit solchen Vorweiterungsbohrkopf, der einen in Fortsetzung des 5 richtungen nicht durchführbar.

Bohrgestänges verlaufenden Bohrkopfkörper auf- Dies gilt auch für einen anderen bekannten Bohrweist, an dem mindestens eine druckmittelbeauf- meißel, bei dem an einem Hauptmeißel ausschwenkschlagte Kolben-Zylinder-Einrichtung angebracht bare Erweiterungsmeißel gelagert sind, die über Geist, mittels derer mindestens ein am Bohrkopfkör- lenklaschen mit einem Betätigungszylinder in Verper angelenkter Arm mit ausschwenkbarem Bohr- io bindung stehen, der die Bohrstange konzentrisch umwerkzeug, insbesondere Rollenmeißel, betätigbar gibt und relativ zu einem auf der Bohrstange befeist, dadurch gekennzeichnet, daß die stigten Kolben in Richtung der Bohrstangenachse . Kolben-Zylinder-Einrichtung (12,13,14; 38,39, verschiebbar ist (deutsche Patentschrift 192 753). 43) seitlich am Bohrkopfkörper (2) angeordnet Eine Bohrung in der Bohrstange teilt sich am Haupt- und für die Kolben-Zylinder-Einrichtung (12,13, 15 meißel in Kanäle, die in Austrittsöffnungen ausmün-14; 38, 39, 43) mindestens eine eigene Druckmit- den. Das Bohrstangeninnere ist außerdem durch telzuleitung (25 bis 30) vorgesehen sind. öffnungen in der Bohrstangenwandung ständig mit

2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch ge- einem unterhalb des Kolbens befindlichen Raum des kennzeichnet, daß jedem Arm (5) eine Kolben- Zylinders verbunden. Wird in die Bohrstange Druck-Zylinder-Einrichtung (12) zugeordnet ist. 20 wasser eingeleitet, so kann wegen der am Haupt-

3. Bohrkopf nach Anspruch 1, gekennzeich- meißel vorhandenen Austrittsöffnungen für das Wasnet durch einen den Bohrkopfkörper (2) umge- ser ein Ausschwenken der Erweiterungsmeißel nur benden Schieber (37), mit dem zwei oder mehr dann stattfinden, wenn sich ein genügend hoher Arme (5) durch Lenker (36) verbunden sind und Staudruck aufbauen kann. Infolgedessen ist eine einder mittels einer oder mehrerer Kolben-Zylinder- 35 wandfreie Arbeitsweise bei einem solchen Bohr-Einrichtungen (38) axial verstellbar ist. meißel nicht gewährleistet, und es ist kein gesteuer-

4. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis tes Ausschwenken der Erweiterungsmeißel möglich.

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zy- Auch ist über Tage nicht feststellbar, ob die Erweilinder-Einrichtung bzw. -Einrichtungen (12; 38) terungsmeißel tatsächlich ausgeschwenkt sind oder doppeltwirkend sind und mit ihren Zylinderräu- 30 nicht.

men an getrennte Druckmittelleitungswege des . Es ist weiterhin bekannt, ein Ausschwenken der Bohrgestänges anschließbar sind. Arme eines Erweiterungsbohrkopfes auf mechani-

5. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis schem Wege dadurch zu bewerkstelligen, daß der

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zy- Drehsinn des Bohrgestänges umgekehrt und dadurch linder-Einrichtung bzw. -Einrichtungen (12; 38) 35 zwei Teile des Bohrkopfe« gegeneinander verdreht jeweils mit einem bei Erreichen der ausge- werden, wobei die mit dei Werkzeugen versehenen schwenkten Stellung der Arme (5) durch An- Arme über eine Schlitzfühlung, in die ihre Enden schlag betätigbaren, eine Verbindung zwischen eingreifen, bewegt werden (deutsche Auslegeschrift den beiden Zylinderräumen (17, 24) herstellenden 1 184 300). Hier ist zwar ein freier innerer DurchVentil (20; 44) ausgestattet sind. 4° gang im Gestänge und im Bohrkopf möglich, jedoch

6. Bohrkopf nach den Ansprüchen 4 und 5, stellt die nur durch Umkehrung der Drehrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume des Bohrgestänges erzielbare Bewegung der Arme (17, 24) der einzelnen Kolben-Zylinder-Einrich- eine Beschränkung der Arbeitsweise dar.

tungen (12,13,14; 38, 39, 43) an jeweils eigene Ziel der Erfindung ist es, bestehende Nachteile

Luftzuleitungen (25, 29, 31, 32; 26, 27) ange- 45 und Unzulänglichkeiten zu überwinden und einen schlossen sind, wobei die eine Luftzuleitung (25, Bohrkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, 29, 31, 32) zusätzlich als Zuleitungsweg für das der sich durch einfache und sichere Arbeitsweise aus-Lufthebe-Bohrverfahren ausgebildet ist. zeichnet, trotz Druckmittelbetätigung einen freien in

neren Durchgang zuläßt und das Arbeiten nach 50 verschiedenen Bohrverfahren gestattet, namentlich

auch die Anwendung eines Gegenspülverfahrens ermöglicht. Dabei strebt die Erfindung weiterhin die Schaffung eines für das Lufthebe-Bohrverfahren be-

Die Erfindung bezieht sich auf einen an ein Bohr- "sonders geeigneten Erweiterungsbohrkopfes an.
gestänge anschließbaren Erweiterungsbohrkopf, der 5.5 Die Erfindung sieht vor, daß die Kolben-Zylindereinen in Fortsetzung des Bohrgestänges verlaufenden Einrichtung seitlich am Bohrkopfkörper angeordnet Bohrkopfkörper aufweist, an dem mindestens eine und für die Kolben-Zylinder-Einrichtung mindestens druckmittelbeaufschlagte Kolben-Zylinder-Einrich- eine eigene Druckmittelzuleitung vorhanden sind, tung angebracht ist, mittels derer mindestens ein am Ein derart ausgebildeter Erweiterungsbohrkopf zeich-Bohrkopfkörper angelenkter Arm mit ausschwenkba- 60 net sich durch eine Reihe vorteilhafter Eigenschafrem Bohrwerkzeug, insbesondere Rollenmeißel, be- ten aus. Er ist einfach in seinem Aufbau und gestattätigbar ist. tet jederzeit ein Aus- und Einschwenken der die

Bei bekannten Bohrvorrichtungen, die unter Werkzeuge tragenden Arme, ohne daß dazu eine Druckmittelwirkung ausschwenkbare Arme aufwei- Änderung der Drehrichtung des Bohrgestänges oder sen, wird als Betätigungsmedium die durch das 65 eine Längsverschiebung desselben erforderlich ist. Bohrgestänge unter Druck nach unten geführte Spül- Bei Anwendung eines Spülbohrverfahrens ist ein unflüssigkeit verwendet. Dies bedingt die Anordnung gehinderter Fluß der Spülung möglich. Es kann mit eines Kolbens und weiterer Teile im Inneren des Ge- direkter Spülung oder in einem Gegenspülverfahren