DE202011105240U1 - Vorrichtung für die Anwendung im Trockenbohrverfahren zur Minimierung der Faser- und Partikelemissionen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Spezialbohrhülse für die Anwendung im Trockenbohrverfahren zur Minimierung von widrigen und/oder gesundheitsgefährdenden Faser- und Partikelemissionen.
- Für das Verlegen von Kabeln, Leitungen und Rohren werden (zum Beispiel im Bereich des Massivbaus oder der Altbausanierung) bei einer raumübergreifenden Erschließung meist Durchbrüche oder Bohrungen für deren Verlegung benötigt. Diese können im Rohbauzustand mittels Nassverfahren angelegt werden, dass sich allerdings auf Grund des Einsatzes einer Kühlflüssigkeit nicht für einen Einsatz in genutzten oder bewirtschafteten Flächen eignet. Davon sind auch Bereiche betroffen, in denen der Einsatz von Kühlflüssigkeiten unerwünscht ist. Für solche Anwendungsbereiche kann dann das Trockenbohrverfahren angewandt werden.
- Gegenüber dem Nassverfahren, bei dem ein Kühlmittel zum Einsatz kommt, wird beim Prozess des Trockenbohrens das Bohrwerkzeug ausschließlich mit Umgebungsluft gekühlt. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass beim Bohren erzeugte staubfeine Partikel und Fasern an die Umgebungsluft abgegeben werden können. Aus Gründen des Arbeits- und Gesundheitsschutzes soll der Faseraustritt an die Umgebungsluft verhindert oder verringert werden.
- Beim Bohren von mineralischen Baustoffen (z. B. Kalksandstein, Porenbeton, Gipskarton, Ton, Ziegel, Beton) fallen Feinstäube an, die zwar in den emittierten Mengen keine gesundheitsschädliche Wirkung besitzen, sich aber störend bzw. widrig auf die Arbeitsbedingungen des oder der Ausführenden (Luftbelastung, Reinigung) auswirken.
- Ferner ist bekannt, dass weitere für den Menschen gesundheitsgefährdend wirkende Stäube existieren, welche u. a. Krebserkrankungen oder allergische Reaktionen von Schleimhäuten, der Atemwege oder des Lungentrakts oder chronische Erkrankungen auslösen können.
- Zu diesen zählen faserförmige Stäube (aus Keramik oder Stein- und Glaswolle sowie asbesthaltiges Material), quarzhaltige Stäube, Stäuben von Metallen (Verbindungen und Legierungen aus Blei, Quecksilber, Chrom, Nickel, Zink, Zinn, Kobalt, Aluminium und Cadmium), Holzstäube (Buche, Eiche und exotische Hölzer) und organische Stäube (aus Baumwolle, Hanf, Flachs, Getreide, Mehl von Weizen und Roggen, Enzyme, Schimmelpilze). Nach [1] soll zum Schutz Arbeitsausführender, Dritter und der Umwelt beim Bohren von technischen Konstruktionen oder Materialien, bei denen einzelne Typen oder eine Kombinationen aus mehreren dieser gesundheitsgefährdenden Fasertypen emittiert werden können, eine Vorrichtung zur Minderung der emittierten Fasern (Struktur) und/oder Partikel (Material) vorgesehen werden.
- Stand der Technik
- Zur Entstaubung von Bohrprozessen im Trockenbohrverfahren existiert bereits umfangreiche Gerätetechnik. Die angewendeten und/oder in Patentschriften veröffentlichen Konstruktionen bestehen zumeist aus kompakten Einzelgeräten oder Anbauteilen.
- Zum Erstellen von zylinderförmigen Löchern in dünnwandigen Plattenbaustoffen im oberflächigen Bereich werden derzeit meist Dosensenker verwendet. Sie sind staubmindernde Aufsätze für marktübliche Bohrmaschinen. Diese bestehen aus einer schmalen glockenförmigen Haube, in der das Bohrwerkzeug (bewegliche Einzel- oder Doppelschneidaufnahme, Hohlbohrkrone) rotiert. Der in die Haube integrierte Absaugstutzen erlaubt die Absaugung der beim Trockenbohren erzeugten Feinstäube, die sowohl innerhalb der äußeren Hüllkonstruktion als auch die im Inneren des Schneidwerkzeugen entstehen. Die in
EP 1 593 447 A1 beschriebene Staubsaughaube für Kernbohrer (Dosensenker) besteht aus einem äußeren Haubenmantel, der mit Absaugstutzen ausgestattet ist und einer innenliegenden Bohrkrone. Die Staubabsaughaube für Kernbohrer ist nur für das Trockenbohren im oberflächennahen Bereich geeignet. Bedingt wird dies durch ein in Drehachsenrichtung konzentrisch angeordnetes Axialführungsmittel (Kugellager), welches die axial unter dem Haubenmantel angeordnete Bohrkrone unverschieblich und kippfest in ihrer Lage fixiert. Die starre Verbindung von Hohlbohrkrone und Haubenmantel verhindert ein direktes Aufsetzen und damit ein dichtes Verschließen der Bohrstelle. - Für das staubfreie Bohren mit handelsüblichen Hohlbohrkronen wird von den verschiedenen Herstellern von Bohrgeräten eine umfangreiche Palette von Adaptersystemen angeboten. Die Adapter stellen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Bohrkrone und Bohrwerkzeug her und weisen je nach Bauart einen Absaugstutzen für den Anschluss geeigneter Absaugtechnik auf. Ein Beispiel für einen solchen Adapter wird in der Druckschrift
DE 35 01 860 C2 erläutert. Das Prinzip der Bohrstaubentfernung bei Bohrkronenadaptern ist dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugung des Bohrstaubes nur im Inneren der Bohrkrone erfolgt. - Eine weitere Gattung der Absaugvorrichtungen für Bohrgeräte stellen die sogenannten Schmutzsammler dar. Die Schmutzsammelvorrichtungen werden als Kragenmanschette ausgebildet. Sie umschließen am Bohrlochausgang den jeweiligen Bohrer auf der Außenseite der Mantelfläche. Zwischen Bohrer und Bohrerdurchführung der Kragenmanschette muss zwangsläufig ein breiter Luftspalt verbleiben, der die berührungslose Durchführung des Bohrers ermöglicht. Das Hauptmerkmal dieser Absaugvorrichtungen besteht darin, dass die Absaugung der Faserstäube auf der Außenseite des Bohrers am Ausgang des Bohrlochs erfolgt.
- Im Handel [2] sind Kragenmanschetten für variable Bohrmittelgrößen (Hohlbohrkronen mit verschiedenen Durchmessern) erhältlich. Wie in
DE 10 2008 054 489 A1 beschrieben werden diese Kragenmanschetten durch den Anschluss von externen Entstaubern an den Absaugstutzen betrieben. Im Verfahren BT 23 nach Liste BDI 664 des IFA wird eine halbrunde/gekröpfte Absaugkragenmanschette für die Zulassung zum Bohren von Schwerlastankern mit Durchmessern bis zu 32 mm in asbesthaltigem Estrich genannt. - Löcher mit kleineren Durchmessern werden mit massiven Spiralbohrern gebohrt. Für Spiralbohrer sind verschiedene Patente mit größenangepassten Kragenmanschetten bekannt. So werden beispielsweise in
DE 10 2004 029 200 B4 und inDE 101 15 116 A1 Staubabsaugmodule beschrieben, die an handelsübliche Bohrmaschinen bedarfsweise anbringbar sind. Der im Staubabsaugmodul wirksame Luftstrom wird durch den in der Bohrmaschine verbauten Lüfter erzeugt, der die Kühlung des Antriebsmotors gewährleistet. Für das Bohren von Asbesthaltigen Stoffen ist im Verfahren BT 12 nach Liste BDI 664 des IFA ein solcher Schmutzsammler für das Bohren von Gerüstankerlöchern bis max. 15 mm zugelassen. - Unterschiede zwischen den erwähnten Patenten ergeben sich aus der äußeren und inneren Bauart (Zulassung für Maschinentypen, Anordnung der Luftstrompfade, Filtertypen). Alle vorangehenden beschriebenen Lösungen erfüllen in ihrer Gesamtheit nicht die Anforderungen an ein universelles Bohrerfahren mit integrierter innerer und äußerer Bohrstaubabsaugung zur Minimierung des Bohrstaubaustritts in die Umgebungsluft. Ferner eignen sich diese Vergleichsprodukte nur für den Einsatz in oberflächennahen Bereichen.
- Aufgabenstellung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, dass durch die Anwendung einer Spezialbohrhülse für das Trockenbohrverfahren eine deutliche Minderung der widrigen und/oder gesundheitsgefährdenden Faser- und Staubemissionen in die Umgebungsluft bei gleichzeitiger hoher Bohrtiefe bewirkt wird. Ferner bewirkt die Reduzierung der Faseremission in die Umgebungsluft eine deutliche Reduzierung der Schallemissionen beim Bohrvorgang.
- Die Losung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Wesentlich für die Erfindung ist, dass durch die Anwendung des Spezialbohrhülse im Trockenbohrerfahren eine deutliche Minderung der widrigen und/oder gesundheitsgefährdenden Faser- und Staubemissionen in der Umgebungsluft bewirkt wird. Mit der Reduzierung der Faseremission geht zusätzlich eine deutliche Reduzierung der Schallemissionen beim Bohrvorgang einher.
- Die Spezialbohrhülse besteht aus der äußeren metallenen Bohrhülse mit integriertem Absaugstutzen und der innenliegenden Hohlbohrkrone mit Bohrgestänge. Die Bohrhülse dient der Abdichtung gegen Faser- und/oder Staubaustritt und ist in ihren lichten Abmessungen so konzipiert, dass Bohrkronen mit variablem Durchmesser ohne Kontakt zu dieser im Inneren der Bohrhülse rotieren können. Somit stellt die Bohrhülse ein äußeres nicht rotierendes Hüllrohr dar.
- Das Hüllrohr ist am hinteren Ende dauerhaft mit einer Verschlussplatte aus Kunststoff versehen. Die große Länge der Spezialbohrhülse von 65 cm ermöglicht zum Einen das Bohren in größeren Tiefen und zum Anderen das verdeckte Bohren einer vorgehängten Fassadenplatte durch eine Tragstruktur. Der Bohrprozess der Fassadenplatte kann allerdings die vorherige Erstellung einer Bohröffnung mit einem Durchmesser von 102 mm durch ein handelsübliches Kernbohrgerät durch den Wandbaustoff der die Tragstruktur bildet voraussetzen.
- Zentral im Hüllrohr der Spezialbohrkrone ist das in Axialrichtung frei verschiebbare Bohrgestänge drehbar gelagert an das ein handelsübliches Bohrgerät und eine handelsübliche Hohlbohrkrone angebracht werden können. An der in Richtung der Hülsenöffnung orientierten Ende des Bohrgestänges ist die Bohrkrone angeordnet. Eine Bohrkrone ist ein einseitig offenes zylinderförmiges Werkzeug, welches am freien Ende mehrere Schneidzahnsegmente aufweist. Je nach Bauart der Hohlbohrkrone sind entweder stirnseitig im Deckel oder seitlich in der Mantelfläche (Wendel) Öffnungen angeordnet. Der beim Bohren im Inneren der Hohlbohrkrone erzeugte Bohrstaub wird durch diese Öffnungen aus dem Hohlbohrkrone in das äußere Hüllrohr der Spezialbohrhülse befördert. Die Hohlbohrkrone wird durch das Bohrgestänge und somit vom Bohrgerät angetrieben.
- Das Bohrgestänge wird durch eine Öffnung in der hinteren Verschlußplatte des Hüllrohres geführt. Um eine hohe Rundlaufgenauigkeit und Dichtigkeit zu erreichen, erfolgt die Lagerung durch eine glasfaserverstärkte Kunststoffdichtung am Ende des Hüllrohrs. Am hinteren Ende ist das Bohrgestänge mit einer standardisierten SDS-Aufnahme ausgerüstet, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung mit der Drehbohrwerkaufnahme der Bohrtechnik realisiert wird. Auf dem hinteren Abschnitt des Bohrgestänges ist ein Distanzhalter aufgebracht, der die Einstellung einer wählbaren Bohrtiefe ermöglicht. Die Konstruktion des Bohrgestänges gestattet eine einfache Montage von Bohrkronen mit Durchmessern von 68 bis 82 mm mit Arbeitslängen von 65 und 70 mm. Die Verbindung zwischen Bohrgestänge und Bohrkrone erfolgt über das M16 Außenschraubgewinde der Bohrkrone. Weiterhin kann das Bohrgestänge mit einem fest mit dem Bohrgestänge verbundenen Lüfterrad ausgestattet sein, dass hinter der Bohrkrone angebracht ist. Das optionale Lüfterrad kann aus geneigten Flügelsegmenten bestehen. Das Lüfterrad wird über die feste Verbindung zusammen mit dem Bohrgestänge angetrieben. Der vom Lüfterrad erzeugte Luftstrom transportiert den innerhalb der Bohrkrone erzeugten Bohrstaub von der Öffnung der Spezialbohrhülse weg in Richtung der im hinteren Abschnitt der Spezialbohrhülse angeordneten Absaugstutzen. Dieser wird im Bohrbetrieb über flexible Schläuche mit einem externen, handelsüblichen Entstauber (bei Asbestarbeiten mit einem für ASI-Arbeiten zugelassenem Entstauber) verbunden. Die beiden Öffnungen der Spezialbohrhülse (vordere Öffnung und die Öffnung am Absaugstutzen) sind bei Nichtbetrieb durch Verschlussdeckel aus Kunststoff verschlossen zu halten.
- Die Spezialbohrhülse wird für den Einsatz als Trockenbohrsystem mit einem handelsüblichen Bohrhammer und der geeigneten Entstauber-Technik mit Partikelabscheidung verbunden.
- Im Gegensatz zu anderen Verfahren ist die Bohrkrone der erfindungsgemäßen Spezialbohrhülse durch ein axial freibewegliches Bohrgestänge gelagert und erlaubt deshalb das Bohren in größeren Bohrtiefen. Ein weiterer markanter Unterschied zur Spezialbohrhülse (und bspw. dem Dosensenker) ergibt sich beim Aufsetzen der Geräte auf der Bohroberfläche. Durch die flexible Positionierung der Hohlbohrkrone kann die Spezialbohrkrone direkt auf die zu bohrende Fläche aufgesetzt werden. Dadurch ergibt sich bereits vor Bohrbeginn eine exakte Positionierung der Bohrkrone und ein sehr dichter Abschluss der Spezialbohrhülse auf der Bohroberfläche.
- Das Potential des Bohrstaubaustrittes an die Umgebungsluft ist bei einer Konstruktion mit nicht rotierendem Hüllrohr, in dem das eigentliche Schneidwerkzeug rotiert, wesentlich geringer als bei rotierender äußeren Schneidwerkzeugen.
- Zum vollständigen Durchbohren von dünnwandigen Plattenquerschnitten aus Asbestfasermaterialanteilen wird das erfindungsgemäße Trockenbohrsystem mit Spezialbohrhülse um zwei weitere Einzelgeräte (die Saugglocke und den Spezialbehälter) erweitert. Hier werden die Spezialbohrhülse und die Saugglocke, die ebenfalls mit einem integrierten Absaugstutzen ausgestattet ist, im Arbeitsverlauf parallel eingesetzt. Die beiden Geräte werden so auf den jeweils gegenüberliegenden Materialseiten platziert, so dass sie während des Trockenbohrverfahrens den plattenförmigen Baustoff mittig einschließen und die Bohrstelle an beiden Seiten vollständig kapseln. Die beim Bohren erzeugten Faser- und Staubfreisetzungen werden beidseitig vom Anfallort abgesaugt. Dadurch wird verhindert, dass die gesundheitsgefährdenden Partikel in die Umgebungsluft gelangen können. Der Spezialbehälter dient der Lagerung und der Reinigung der Saugglocke von Faser- und Staubpartikeln.
- Ein zentrales Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Spezialbohrkrone für ASI-Arbeiten (Abbruch-, Sanierungs- und Instandhaltungsarbeiten) von Asbestbaustoffen.
- Das zum dreiteiligen Bohrgeräteset erweiterte Trockenbohrsystem besitzt eine Spezialzulassung für Asbest ASI Arbeiten durch das IFA (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Untallversicherung). Mit der Aufnahme des Verfahrens BT 28 „Bohren durch Außenwandkonstruktionen mit Asbestzementplatte” in die Liste BGI 664 des IFA (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung) am 02.11.10 existiert nun ein zugelassenes Verfahren für das Bohren von festgebundenen Asbestfassadenplatten bis zu einem Durchmesser von 82 mm. Mit der Zulassung des Verfahrens wurde der Einsatz des Gerätesets aus Spezialbohrkrone, Saugglocke und Spezialbehälter für die Anwendung des Verfahrens zwingend vorgeschrieben. Zur Garantie der sehr niedrigen Asbestfaserkonzentration von 15.000 F/m3 in der Umgebungsluft während des Bohrens wurden die Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte und die Handhabung der Bohrgerätetechnik in einer umfassenden Arbeitsanweisung festgeschrieben. Die begleitenden Messungen bestätigen, dass der korrekte Einsatz der Gerätetechnik eine wesentliche Verminderung der Faseremission an die Umgebungsluft bewirkt. Auf die sonst üblichen Schutzmaßnahmen, wie z. B. das Tragen einer Atemschutzmaske und eines Schutzanzuges kann somit verzichtet werden.
- Nachfolgend werden ein Ausführungsbeispiel und ein Anwendungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Baustein anhand einiger Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigt die schematischen Darstellungen in
1 die Gesamtgeräteanordnung zum erfindungsgemäßen Gebrauch. Es ist dargestellt, dass die Bohrkrone, die über das Bohrgestänge mit dem Bohrgerät verbunden wird, sich im Inneren der Bohrhülse befindet und in Richtung des Bohrvortriebs verschieblich ist. Der zur Absaugung von Partikeln, Stäuben und Fasern angeordnete Ansaugstutzen ist im spitzen Winkel nach hinten (entgegengesetzt zur Bohrrichtung) geführt. Durch ein an diesen Ansaugstutzen angeschlossenes Absaugsystem entsteht ein kontinuierlicher Luftstrom, der die Emissionen am Bohrwerkzeug in Richtung Absaugung befördert. In2 ist das Bohrgestänge getrennt vom Geräteset dargestellt. Dieses Bohrgestänge dient dem Verbinden des Bohrgerätes mit der Bohrkrone und der Übertragung von Rotations- und Bewegungsenergie auf das Trennwerkzeug. Zum Einsatz an universellen Bohrgeräten ist das Bohrgestänge mit einer SDS-Aufnahme ausgestattet. Im weiteren Verlauf besteht das Gestänge aus einem Rundmaterial, so dass es von einer Staubdichtung, die sich an der Durchführung der Bohrhülse befindet, ideal umschlossen werden kann. Zur Anbringung von Kreisbohrern, Fräsköpfen oder Hohlbohrkronen dient eine universelle Aufnahme mit manueller Schraubensicherung. Zur Verbesserung des Material- oder Staubtransports innerhalb der Bohrhülse, ist das Bohrgestänge mit einem Flügelrad ausgestattet, dass sich hinter der Bohrmittelaufnahme befindet. - Anwendungsbeispiel:
- Die erfindungsgemäße Bohrkrone kann für das Trockenbohren in asbesthaltigen Stoffen eingesetzt werden. Hierzu werden die erfindungsgemäßen Einzelteile montiert und an eine Absaugeinrichtung angeschlossen. Für das Erstellen von Durchbrüchen in asbesthaltigen Werkstoffen wird an der Austrittstelle ein Auffangbehälter (Saugglocke) angeordnet, der mit einer Absaugeinrichtung verbunden werden kann. Dadurch wird die Freisetzung von Fasern in die Umgebungsluft an der Durchbruchstelle (Bohrmittelaustrittstelle) verhindert.
[1] suvaPro „Checkliste – Gesundheitsgefährdende Stäube"; www.suva.ch
[2] http://profess-diamanttechnik.de/trocken_-_bohranlagen.html -
1 ist ein Längsschnitt durch das Bohrhülsenset, bestehend aus Bohrhülse mit Absaugstutzen und Bohrgestänge. -
2 stellt das Bohrgestänge mit Bohrer- und Bohrfutteraufnahme, Flügelrad und Anschlag dar. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hülse
- 2
- Bohrkrone
- 3
- Flügelrad
- 4
- Absaugstutzen
- 5
- Hintere Verschlusskappe mit Dichtung
- 6
- Bohrgestänge
- 7
- Abstandshalter
- 8
- Universalaufnahme mit Befestigungsschraube
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1593447 A1 [0008]
- DE 3501860 C2 [0009]
- DE 102008054489 A1 [0011]
- DE 102004029200 B4 [0012]
- DE 10115116 A1 [0012]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- suvaPro „Checkliste – Gesundheitsgefährdende Stäube”; www.suva.ch [0028]
- http://profess-diamanttechnik.de/trocken_-_bohranlagen.html [0028]
Claims (8)
- Vorrichtung zum Trockenbohrverfahren, bestehend aus einer Bohrhülse, einem Bohrgestänge und einem seitlichen Absaugstutzen zum Anschluss an eine Absaugvorrichtung.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrhülse ein zylindrischer Körper ist und einen Innendurchmesser von 68 mm bis 175 mm, vorzugsweise 86 mm und eine Länge von 70 mm bis 1000 mm, vorzugsweise 656 mm aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrhülse auf der einen Seite eine Öffnung aufweist, die dem lichten Innendurchmesser entspricht, auf der gegenüberliegenden Seite mit einer Abschlussplatte versehen ist, die mit der Bohrhülse fest verbunden ist und zentrisch eine Öffnung aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinere Öffnung eine Dichtung zur Führung des Bohrgestänges und zur Verhinderung des Faser- und/oder Partikelfreisetzung an die Umgebungsluft aufweisen kann.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgestänge auf der einen Seite eine Bohrfutteraufnahme und auf der anderen Seite eine Aufnahme für Kreisbohrer und/oder Fräsköpfe und/oder Hohlbohrkronen besitzt.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgestänge eine Länge von 136 mm bis 1080 mm, vorzugsweise 720 mm, beträgt, jedoch immer größer als die Gesamtlänge der Bohrhülse ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgestänge durch eine Dichtung in der kleineren Öffnung der Bohrhülse in das Äußere der Bohrhülse geführt wird, so dass sich die Aufnahme des Bohrgestänges für Bohrgeräte außerhalb der Bohrhülse befindet.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erstellen von Durchbohrungen eine auf der Durchbruchseite angebrachten Auffangvorrichtung (Saugglocke) die Emission von Partikeln am Austrittsloch der Bohrung verhindert.
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R071 | Expiry of right |