DE1909931B2 - Vorrichtung zum ueberlagerungsbohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Über- ?erungsbohren, die ein Innenbohrgestänge mit Innenihrkrone und ein Außenbohrgestänge mit Ringbohrone aufweist welche drehschlagend beaufschlagt sind. Es sind Vorrichtungen der eingangs genannten Art kannt, bei denen eine Maschine, vorzugsweise eine ammerbohrmaschine, vorgesehen ist die einerseits ne drehende Bewegung hervorruft und andererseits ich Schläge ausübt. Drehbewegungen und Schläge erden von der eben erwähnten Maschine durch ein sogenanntes Aaschlußstück, mit dem sowohl das Innenbohrgestänge als auch das Außenbohrgestänge starr verbunden ist, auf diese beiden Gestänge übertragen. Infolgedessen sind die Schlagzahlen der an dem Innenbohrgestänge befestigten Innenbohrkrone und der an dem Außenbohrgestänge befestigten Ringbohrkrone gleich, und überdies läßt sich das Verhältnis der auf Innen- und Ringbohrkrone übertragenen Schlagenergien bei den eben genannten bekann-

ten Vorrichtungen nicht einstellen. Durch diese beiden Umstände ergibt sich der Nachteil, daß in Anbetracht der beim Überlagerungs- und Ankerlochbohren erforderlichen großen Bohrlochdurchmesser die vorstehend erwähnte Antriebsmaschine verhältnismäßig sehr groß und schwer ausgeführt sein niuß, um eine einigermaßen befriedigende Bohrleistung erzielen zu können.

Es ist ein Bohrgerät bekannt das ein Innenbohrgestänge mit Innenboiirkrone und ein Außenbohrgestange mit Aüßenbohrkrone aufweist wobei an dem den

Bohrkronen abgewandten Ende lediglich ein Drehwerk (und nicht auch ein Schlagwerk) auf das Innenbohrgestänge und das mit ihm durch einen Klemmteil verbundene Außenbohrgestänge einwirkt Nahe der Innenbohrkrone ist ein lediglich auf diese schlagender Versenkhammer vorgesehen. Bei Verwendung des eben beschriebenen Bohrgerätes für Uberlagerungsbohrungen ergibt sich Überlagerungsbohrungen Nachteil, daß beim Durchbohren von Schichten aus Geröll oder Erdreich mit eingebetteten Steinen nur kleine Bohrgeschwindigkeiten erzielbar sind.

Weiters ist eine Bohrvorrichtung vorgeschlagen worden, die zwar ein ein Bohrgestänge umgebendes Futterrohr, aber nur eine einzige Bohrkrone aufweist. Diese ist am Bohrgestänge befestigt und wird von einem in deren Nähe befindlichen Versenkhammer schlagend beaufschlagt. Auch mit der zuletzt erwähnten Vorrichtung lassen sich Überlagerungsbohrungen nicht in wirtschaftlicher Weise durchführen. Im übrigen sei darauf hingewiesen, daß es nicht sicher ist, daß bei dieser

Vorrichtung die Drehzahlen des Bohrgestänges und des Futterrohres unabhängig voneinander einstellbar sind.

Ferner ist eine Bohrvorrichtung bekannt die ebenfalls ein ein Bohrgestänge umgebendes Rohr und nur eine am ersteren befestigte Bohrkrone besitzt. Das zur Spülmittelführung dienende, mit Vorsprüngen an der Bohrlochwand abgestützte Rohr kann zwar drehend angetrieben sein, doch ist bei der eben beschriebenen Vorrichtung kein Bohrhammer vorhanden. Schon aus dem zuletzt angeführten Grunde lassen sich mit dieser Überlagerungsbohrungen nicht in befriedender Weise durchführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend angeführten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Überlagerungsbohren zu schaf fen, mit der sich wesentlich höhere Bohrgeschwindigkei ten als mit den bisher hierfür verwendeten Vorrichtungen erzielen lassen. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht daß für das Innen- und das Außenbohrgestänge jeweils ein eigener Drehschlagantrieb mit Drehwerk und Schlagwerk vorgesehen ist, der unabhängig von dem anderen Antrieb steuerbar ist Hierbei ist es vorteilhaft wenn die beiden Drehschlagantriebe an der Erdoberfläche verbleibend angeordnet sind.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den nachfolgenden Beschreibungen von zwei Ausführungsbeispielen hervor, die in der Zeichnung schematisch abgebildet sind.

Es zeigt

Fig. 1 eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei auch während des Bohrvorganges außerhalb des Bohrloches befindlichen je ein Schlagwerk Ύ bzw. 25' und je ein Drehwerk 9 bzw. 33 aufweisenden Drehschlägantrieben 1 und 24 in Ansicht,

F i g. 2 in Draufsicht

Fig.3 den zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung gehörenden, auf das Innenbohrgestänge einwirkenden Drehschlagantrieb 1 im Längsschnitt und in einem größeren Maßstab,

Fig.3a die zwischen den beiden Drehschlagantrieben 1 und 24 befindliche Anschlußmuffe 16 im Längsschnitt und ebenfalls in einem größeren Maßstab,

Fig.4 den zu der in Fig. 1 und 2 abgebildeten Vorrichtung gehörenden^ auf das Außenbohrgestänge einwirkenden Drehschlagantrieb 24 im Längsschnitt und in einem größeren Maßstab und

Fig.5 den den beiden Drehschlagantrieben 1 und 24 abgewandten Endbereich der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung, ebenfalls im Längsschnitt und in einem größeren Maßstab,

Fig.6 eine zweite, ähnliche Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ebenfalls zwei auch während des Bohrvorganges außerhalb des Bohrloches befindlichen je ein Schlagwerk 2' bzw. 25' und je ein Drehwerk 9 bzw. 33 aufweisenden Drehschlagantrieben 1 und 24 in Ansicht,

F i g. 7 den zu der in F i g. 6 dargestellten Vorrichtung gehörenden, auf das Innenbohrgestänge einwirkenden Drehschlagantrieb i im Längsschnitt und in einem größeren Maßstab,

F i g. 8 den zu der in F i g. 6 abgebildeten Vorrichtung gehörenden, auf das Außenbohrgestänge einwirkenden Drehschlagantrieb 24 im Längsschnitt und in einem größeren Maßstab,

F i g. 9 den den beiden Drehschlagantrieben 1 und 24 abgewandten Endbereich der in Fig.6 dargestellten Vorrichtung, ebenfalls im Längsschnitt und in einem größeren Maßstab.

Für die in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gilt folgendes:

Die Sctälagkolben 2 und 25 der beiden Drehschlagantriebe 1 und 24 sind konzentrisch zur Bohrachse a-b angeordnet, wobei von den beiden Bohrkronen 22 und 43 aus gesehen der auf das Außenbohrgestänge einwirkende Antrieb 24 vor dem auf das Innenbohrgestänge einwirkenden Antrieb 1 angeordnet ist Der in dem Zylinder Γ des (in ihrem Aufbiu den bekannten Hammerbohrmaschinen gleichenden) Antriebs l angeordnete Schlagkolben 2 schlägt mit seinem Schaft 2' gegen den Einsteckstummel 8 des Innenbohrgestänges. Der Antrieb 1 weist eine der bekannten Schiebersteuerangen, zu welcher der Schieber 6 gehört, auf. Demgemäß wird die durch den Lufteinlaß 5 zugeführte Druckluft durch diesen Schieber 6 wechselweise in den vorderen Zylinderraum 3 und den hinteren Zylinderraum 4 geleitet, wogegen die Abluft durch den do Auspuffkanal 7 ins Freie strömt. Die Drehbewegung des Innenbohrgestänges wird von dem hydraulisch betriebenen Drehwerk 9 hervorgerufen, dessen Ritzel 9' den eine Außenverzahnung aufweisenden Bohrerhalter 11 über ein Zwischenrad 10 antreibt. Der Bohrerhalter 11 <>5 weist an seiner Innenseite Keilnuten 12 auf, in welche die auf dem Einsteckstummel 8 vorgesehenen Nasen 13 einereifen. Infolgedessen dreht sich der zu dem Innenbohrgestänge gehörende Einsteckstummel 9 mit dem Bohrerhalter 11 mit Vom Einsteckstummel 8 werden die Drehbewegung und die gleichzeitig mit ihr erfolgenden Schläge über die Anschlußmuffe 16 sowie über Verlängerungsstangen 14 und Verbindungsmuffen 15 auf die Innenbohrkrone 22 übertragen. Die sowohl mit dem Einsteckstummel 8 als auch mit einer Verlängerungsstange 14 fest verschraubte, zwischen den beiden Drehschlagantrieben 1 und 24 angeordnete Anschlußmuffe 16 ist mit einer Spülmittel-Durchtrittsöffnung 20 versehen, von der aus ein durch die Verlängerungsstangen 14 hindurchgehender Kanal 21 zu der Innenbohrkrone 22 führt. Die zylindrische Außenfläche der Anschlußmuffe 16 ist (im Bereich der Spülmittel-Durchtrittsöffnung 20) von einem einen Spülmittel-Anschluß 18 aufweisenden Anschlußstück 17 umgeben, dessen ringförmiger Innenraum 19 auf beiden Seiten mit Hilfe von O-Ringen 19' nach außen hin abgedichtet ist Der Spülmittel-Anschluß 18 weist ein Innengewinde auf, weshalb es leicht möglich ist, einen zur Zufuhr des Spülmittels dienenden Schlauch mit Hilfe einer einschraubbaren (nicht dargestellten) Schlauchtülle am Anschlußstück 17 zu befestigen. Das zugeführte Spülmittel strömt durch den Spülmittel-Anschluß 18, den ringförmigen Innenraum 19, die Durchtrittsöffnung 20, den Kanal 21 und das in der Mittelachse der Innenbohrkrone 22 vorgesehene Loch 23 zum Bohrlochgrund 23'. Als Spülmittel kommt sowohl Druckluft als auch Druckwasser in Frage.

Der Schlagkolben 25, der Einsteckstummel 26 des auf das Außenbohrgestänge einwirkenden zweiten Drehschlagantriebs 24 sowie das an einer nachfolgenden Textstelle noch genauer beschriebene Auswurfstück 40 weisen Bohrungen 25", 26' und 40" auf, deren Durchmesser wesentlich größer sind als die Außendurchmesser der Verbindungsmuffen 15. Infolgedessen ist es möglich, den Antrieb 24 entlang des durch sie hindurchgehenden Innenbohrgestänges zu verschieben. Der Antrieb 24 funktioniert in gleicher Weise wie der Antrieb 1. Demgemäß wird die durch den Lufteinlaß 29 dem Sammelraum 30 zugeführte Druckluft durch den Schieber 31 wechselweise in den vorderen Zylinderraum 28 und den hinteren Zylinderraum 27 geleitet, wogegen die Abluft durch den Auspuffkanal 32 ins Freie strömt. Der Auspuffkanal 32 ist gegen die Vorschubrollenketten 51 und 52 gerichtet, wodurch erreicht wird, daß die aus ihm strömende Luft diese Ketten reinigt und schmiert. Die Drehbewegung des Außenbohrgestänges wird von dem hydraulisch betriebenen Drehwerk 33 hervorgerufen, dessen Ritzel 34 den eine Außenverzahnung aufweisenden Bohrerhaker 36 über ein Zwischenrad 35 antreibt. Der Bohrerhalter 36 weist an seiner Innenseite Keilnuten 37 auf, in welche die auf dem Einsteckstummel 26 vorgesehenen Nasen 38 eingreifen. Infolgedessen dreht sich der zu dem Außenbohrgestänge gehörende Einsteckstummel 26 mit dem Bohrerhalter 36 mit. An dem an seinem dem Schlagkolben 25 abgewandten Ende ein Außengewinde 39 aufweisende! Einsteckstummel 26 ist das Auswurfstück 40 ange schraubt An dieses schließen sich abwechselnc Zwischenstücke 41 und Verbindungsrohre 42 sowie dii Ringbohrkrone 43 an. Auch die zuletzt genannten Teil· sind miteinander verschraubt Das Außenbohrgestäng< besteht somit aus Einsteckstummel 216, Auswurfuück M Zwischenstücken 41 und Verbindungsrohren 42, da Innenbohrgestänge aus Einsteckstummel 8, Anschluß muffe 16 sowie aus Verlängerungsstangen 14 un Verbindungsmuffen 15.

Die beiden sich während des Bohrvorganges stets außerhalb des Bohrloches befindlichen Antriebe 1 und 24 sind an je einem Schlitten 44 bzw. 45 befestigt. Diese Schlitten 44 und 45 werden an einer Lafette 46 mit Hilfe von Schwalbenschwanzführungen od. dgl. festgehalten. Der Vorschub der Schlitten 44 und 45 sowie der auf ihnen befestigten Drehschlagantriebe 1 und 24 wird mittels der auf je einer Seite der Lafette 46, an deren den Bohrkronen 22 und 43 abgewandtem Ende angeordneten Vorschubmotoren 47 und 48 bewerkstelligt. Der Antrieb derselben kann entweder mit Hilfe von Druckluft oder hydraulisch erfolgen. Auf den Wellenstummeln der beiden Vorschubmotoren 47 und 48 ist je ein Ritzel 49 bzw. 50 befestigt, dessen Zähne in eine mit dem zugehörigen Schlitten 44 bzw. 45 verbundene Rollenkette 5t bzw. 52 eingreifen. Zwischen den beiden Schlitten 44 und 45 kann ein an diese anschraubbares, strichpunktiert dargestelltes Einlegestück 53 angeordnet werden. Bei Benützung desselben ist es somit auch möglich, beide Antriebe 1 und 24 gemeinsam mit nur einem der beiden Vorschubmotoreri 47 und 48 vorwärts zu bewegen, was bei kleinen Bohrlochdurchmessern oder leicht zu bohrenden Materialien in Frage kommt.

Die Vorschubmotoren 47 und 48 sowie die Drehschlagantriebe 1 und 24 können von einem (nicht dargestellten) gemeinsamen Steuerpult aus unabhängig voneinander betätigt werden. Hierbei ist es möglich, sowohl Schlagzahl und Schlagenergie, als auch Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit den jeweiligen Einsatzbedingungen anzupassen. Weiters besteht die Möglichkeit, die Spülmittelzufuhr unabhängig von der Hammerfunktion ein- oder auszuschalten. Je nach den Einsatzbedingungen (Überlagerungs-, Anker- oder Unterwasserbohren) kann entweder mit Außen- und Innenbohrgestänge gleichzeitig oder nur mit einem dieser beiden Gestänge allein gearbeitet werden. Hierbei ist zu beachten, daß sich beim Bohren mit der Innenbohrkrone 22 der mit dem Außenbohrgestänge zusammenwirkende Antrieb 24 an dem den Bohrkronen 22 und 43 zugewandten Ende der Lafette 46 und beim Bohren mit dem Außenbohrgestänge der mit dem Innenbohrgestänge zusammenwirkende Antrieb 1 an dem den Bohrkronen 22 und 43 abgewandten Ende der Lafette 46 befinden soll. Die Abfuhr des Bohrmaterials erfolgt durch den zwischen Außen- und Innenbohrgestänge vorhandenen Ringraum 54, an dessen den beiden Bohrkronen 22 und 43 abgewandtem Ende im Auswurfstück 40 eine Öffnung 40' vorgesehen ist, durch welche das Bohrmaterial ins Freie tritt.

Die in den F i g. 6 bis 9 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheidet sich von der in den F i g. 1 bis 5 abgebildeten Ausführungsform im wesentlichen nur dadurch, daß die beiden Schlagwerke 2' und 25' durch ein Zwischenstück 55 starr miteinander verbunden sind (und demgemäß beide Schlagwerke 2' und 25' gemeinsam auf nur einem auf einer Lafette 46 verschiebbaren Schlitten 56 befestigt

ίο sind) und die Spülmittelzufuhr durch das an dem den beiden Bohrkronen 22 und 43 abgewandten Ende der Bohrvorrichtung in der Bohrachse a-b angeordnete Anschlußstück 57, das Spülrohr 58, den Kanal 59 und die in der Innenbohrkrone 22 vorgesehenen Löcher 60 zum Bohrlochgrund erfolgt Es sei erwähnt, daß bei Ankerlochbohrungen (wie in Fig.9 dargestellt) die Innenbohrkrone 22 gegenüber der Ringbohrkrone 43 zurückgesetzt sein soll, um zu vermeiden, daß das Spülwasser den Bohrlochgrund aushöhlt Hingegen ist

es beim Überlagerungsbohren und vor allem beim Unterwasserbohren, wobei man mit der Ringbohrkrone auf festen (gewachsenen) Stein kommt, vorteilhaft, wenn (wie in F i g. 5 dargestellt) die Innenbohrkrone 22 gegenüber der Ringbohrkrone 43 vorsteht (und zwar auch schon beim Bohren in Ton-, Schotter-, Wasser-Schichten, die sich oberhalb des festen Steines befinden). Ferner sei erwähnt daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung pneumatisch oder hydraulisch betätigte Schlagwerke und pneumatisch, hydraulisch oder in anderer Weise angetriebene Drehwerke in Frage kommen.

Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen zum Überlagerungsbohren mit gemeinsamem Anschlußstück für beide Rohrstränge, ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, das Verhältnis der auf Innen- und Ringbohrkrone übertragenen Schlagenergien von vornherein genau festzulegen und/oder diese Bohrkronen mit verschiedenen Drehzahlen anzutreiben. Infolgedessen bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber diesen bekannten Vorrichtungen den beträchtlichen Vorteil, daß sich mit ihr unter sonst gleichen Bedingungen mit geringeren Antriebsleistungen wesentlich größere Bohrleistungen erzielen lassen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die für ihren Antrieb erforderlichen Schlag- und Drehwerke verhältnismäßig viel kleiner und leichter als bei den erwähnten bekannten Vorrichtungen ausgeführt sein können.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Oberlagerungsbohren, die ein Innenbohrgestänge mit Innenbohrkrone und ein Außenbohrgestänge mit Ringbohrkrone aufweist, welche drehschlagend beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß für das Innen- und das Außenbohrgestänge jeweils ein eigener Drehschlagantrieb (1,24) mit Drehwerk (9,33) und Schlagwerk (2', 25') vorgesehen ist, der unabhängig von dem anderen Antrieb steuerbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drehschlagantriebe (I₁ 24) an der Erdoberfläche verbleibend angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drehschlagantriebe (1, 24) zusätzlich je einen Verschubmotor (47,48) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagkolben (2, 25) der beiden Antriebe (1, 24) konzentrisch zur Bohrachse (a-b) angeordnet sind, wobei der dem Außenbohrgestänge zugeordnete Antrieb (24) vor dem dem Innenbohrgestänge zugeordneten Antrieb (1) angeordnet ist, das Innenbohrgestänge durch eine konzentrische Bohrung (25") des Schlagkolbens (25) des Antriebs (24) für das Außenbohrgestänge geführt ist und die Innendurchmesser der Bohrungen (25", 26' und 40") in dem dem Außenbohrgestänge zugeordneten Schlagkolben (25), in einem Anschlußstück (26) für das Außenbohrgestänge sowie in einem Auswurfstück (40) des Außenbohrgestänges größer sind als die Außendurchmesser der Verbindungsmuffen (15) des Innenbohrgestänges.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenbohrgestänge zwischen den beiden Drehschlagantriebeu (1, 24) mit einem Spülmittel-Anschluß (18) versehen ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Innenbohrgestänge eine zu dem Anschluß (18) führende Durchtrittsöffnung (20) aufweist in deren Bereich es mit einer zylindrischen Außenfläche versehen ist, auf der ein den Anschluß (18) tragendes Anschlußstück (17) abgedichtet angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Drehwerke (9, 33) hydraulisch angetrieben sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Vorschubmotoren (47, 48) mittels Druckluft angetrieben sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubmotoren (47,48) hydraulisch angetrieben sind.