DE2105871A1 - Tiefbohrmaschine - Google Patents

Description

Dipping, W, Meissner 2 9. JAl

Dipl.-lng. H. Tischer
1 Berlin 33 (Grunewald)
Herbertstr. 22,TeI. 8 87.72 3Z

DRESSER IHDuSTRIES₁INC. Republic National Bank Building, Dallas, Texas 75221, USA.

SC-69-25.

Tiefbohrmaschine ———

Die Maschine betrifft eine Maschine zum Bohren von Erdschichten ™ dmrch Drehung eines drehbaren Bohrstranges.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine Maschine oder Vorrichtung zum Bohren von Löchern oder Durchgängen großen Durchmessers auf dem Gebiet des Tiefbohrens. Im allgemeinen verläuft der Vorgang hierbei so, daß ein kleines Leitloch oder eine Pilotbohrung ausgebildet wird, worauf eine Vergrößerung der Bohrung bis zum gewünschten Durchmesser durch einen Räumvorgang durchgeführt wird.

Der Erfindungsgegenstand ist insbesondere beim Schachtbohren anzuwenden, jedoch kann er auch bei anderen Bergbauvorgängen Verwendung finden, wie z.B. für die Leitbohrung zum Niederbringen eines d Schachtes, beim Tunnelbau oder zum Bohren von Notausstiegen. Ferner kann der Erfindungsgegenstand auch neben Bergbauvorgängen verwendet werden, und er kann allgemein beim Tiefbohren Anwendung finden, sei es oberhalb, sei es unterhalb der 'Erdoberfläche .

Mit "Schachtbohren" wird allgemein die Herstellung eines Durchganges zwischen zwei Stollen einer unterirdischen Gtubebezeichnet. Ein solcher Schacht kann Belüftungszwecken dienen, er kann Blindstollen verbinden, er kann als ^weg für die IViineralien oder für den Abfall, wie auch als Zugang oder Ausgang für irgendeinen anderen Vorgang dienen, bei dem ein Durchgang erforderlich ist. Ein Schacht kann lotrecht, aber auch unter irgendeinem Winkel-zur Lotrechten liegen.

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Die beschränkten Verhältnisse beim Schachtbohren begrenzen die Gesantgröße der Bohrvorrichtung, setzen bestimmte Umgebungsparameter fest und legen Grenzen in bezug auf Bedienung und Reparatur, Auf Grund dieser Forderungen besteht das Bedürfnis nach einer einfachen und kompakten Maschine, die betriebssicher in den durch einen unterirdischen Bereich gesteckten Grenzen arbeitet. Die Maschine soll hierbei bezüglich ihres Betriebs vollkommen unabhängig sein und dabei mit begrenzter Belüftung oder Luftzufuhr arbeiten können. Zusätzlich ist es ein Erfordernis, daß die Maschine in den Aufzügen und engen Durchgängen einer Grube bewegt werden kann. Die Notwendigkeit für Einfachheit, Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit ist außerordentlich wichtig, wobei die Erfüllung dieser Notwendigkeiten nicht zu Lasten des mechanischen Betriebs der Maschine gehen darf.

Bekannte Systeme zur Ausbildung von Schachtbohrungen arbeiten langsam, schlossen Gefahren in sich, und die Qualität des hergestellten Schachtes war gering. Diese Systeme schließen die Sprengmethode zur Ausbildung von Stollen und zuletzt die Methode nach Alimak ("Alimak Climber") ein. V/eitere bekannte Systeme, bei denen der Stollen mechanisch gebohrt wird, sind einerseits räumlich sehr aufwendig sowie andererseits nicht voll befriedigend und wirksam, obwohl sie gegenüber den vorher bekannten Systemen schon eine Verbesserung brachten. Diese mechanischen Stollenbohrsysteme sind in den US-PS 3 46o 638 und 3 22o 4-°A offenbart.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tiefbohrmaschine zu schaffen, die die vorerwähnten Nachteile vermeidet. Die Maschine soll in der Lage sein, sowohl aufwärts, wie abwärts unter irgendeinem Winkel gegenüber der Waagerechten zu bohren, sie soll kompakt und bezüglich ihres Betriebs vollkommen unabhängig sein. Sie soll ferner eine Abstützung für die Erdschichten und zu ihrer eigenen Stabilisierung aufweisen, wie auch eine Vorrichtung zur Ablenkung der Bohrrückstände und -abfalle. Weiterhin soll sie eine Vorrichtung zum Instellungbringen des Bohrrohres oder der Bohrrohrab-schnitte aufweisen.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Maschine der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch wenigstens eine Grundplatte, durch an der Grundplatte befestigte Ständer, durch einen an den Ständern befestigten, an diesen auf und ab beweglichen Schlitten, durch mit dem Schlitten verbundene, den Bohrstrang beim Aufwärts- oder Abwärtsbohren drehende -Einrichtungen

jgr)

und durch Vorrichtung/ zur Ablenkung des Bohrschutts und zur Stabilisierung der Bohrmaschine sowie der Erdschichten.

Die Maschine kann in einfachster Weise mit einer Vorrichtung zum Einsetzen oder Herausnehmen von Bohrrohrabschnitten in den oder

aus dem Bohrstrang versehen werden. "

Wie der nachfolgenden Beschreibung des Erfindungsgegenband es zu entnehmen ist, wird die gestellte Aufgabe damit gelöst, Aus dieser Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes werden weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile deutlich.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Bohrmaschine gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Druckarm zum Instellungbringen eines Gegendruckstempels.

Fig. 3 zeigt den Gegendruckstempel mit einer Feder und Schraub- M spindel.

Fig. 4- zeigt eine Führungshülse, die an dem Gegendruckstempel angebracht werden kann.

Fig. 5 ist eine Darstellung eines Auffangtrichters, der zum Abführen von Bohrrückständen dient.

Fig. 6 zeigt eine Aus führungsfoira für ein Auffangbauteil.

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf den Sehlitten, die Bohrkopfgruppe und den Antrieb.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Bohrkopfes.

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine der Abfangikeilplatten.

Fig. Io ist eine Ansicht eines Teils der- Bohrmaschine und zeigt beide Abfangfieilplatten.

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Pig. 11 zeigt eine Vorderansicht der Bohrrohreinsetzvorrichtung. Fig. 12 ist eine Seitenansicht der Bohrrohreinsetzvorrichtung

mit einem Gestell für die Bohrrohre. Fig. 13 zeigt die Maschine beim Abwärtsräumen unter einem Winkel.

Die Bohrmaschine 1o (Fig. 1) ist am Grund über Grundplatten 11 und 12 verankert. Um sicher zu sein, daß die Maschine fest mit dem Grund verbunden ist, kann ein Betonfundament vorgesehen werden, an dem die Grundplatten 11,12 festgelegt werden. Wenn die Maschine zum Schachtbohren oder für andere Vorgänge in einem unterirdischen Tunnel, Stollen oder andere/·» Durchgang verwendet wird, so kann ein teleskopartiger Gegendruckstempel 13 vorgesehen sein, um der Bohrmaschine 1o eine zusätzliche Stabilität zu geben und die darüber liegenden Erdschichten abzustützen. Der Gegendruckstempel erstreckt sich zur Decke und wird an einem der Maschinenständer 8 oder 9 über einen Klemmarm gehalten.

Um den Gegendruckstempel 13 anzusetzen, wird eine Klemmschelle gelöst, so daß der Gegendruckstempel bewegt werden kann. An der Bohrsäule 16 ist ein Druckarm 15 (Pig- 2) befestigt, der mit dem Gegendruckstempel 13 verbunden ist. Bei Betätigung des Hauptdruckzylinders 17 kann eine aufwärts wirkende Kraft des Bohrstranges auf den Gegendruckstempel 13 übertragen werden, der fest gegen die Decke angelegt wird. Darauf wird die Klemmschelle 14 festgezogen und die Maschine 1o ist betriebsbereit an ihrem Platz.

Innerhalb des Gegendruckstempels befindet sich eine Vorrichtung, um selbsttätig auf eine im Stempel 13 angeordnete Schraubspindel ein Drehmoment auszuüben, so daß ein festes Stützglied gebildet wird, das jedem Bestreben zur Lockerung oder Vibration widersteht.

Wie Fig. 3 zeigt, sind im Gegendruckstempel 13 eine Feder 18 und eine Schraubspindel 19 untergebracht. Diese bringen konstant eine Kraft auf, um so die Maschine zu stabilisieren und einen Ausgleich für irgendeine Reibwirkung oder ein Nachgeben in der Oberfläche der zu bohrenden Schicht zu schaffen. Eine zylindrische Abdeckung 2o wird passend auf das obere Ende des GegendruckStempels 13 gesetzt., um die inneren ;/eile vor Verschmutzung zu

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schützen. Die Oberseite der Abdeckung 2o wird, wie vorher beschrieben wurde, gegen die Decke angelegt. Die Schraubspindel 19 ist an der Abdeckung 2o über ein Drehteil 21 befestigt, so daß sie sich drehen kann, während die Abdeckung ortsfest bleibt_o Ein mit Gewinde versehener Abschnitt 22 des Gegendruckstempels 13 steht mit. der Schraubspindel 19 in Eingriff, und bei Drehung der Schraubspindel wird die/gesamte Stützlänge erweitert. Die Drehkraft für die Schraubspindel 19 wird von der Feder 18 aufgebracht. Mit einigen Drehungen, die der Feder 18 gegeben v/erden, hat die Schraubspindel 19 die Fähigkeit, eine Verlängerung herbeizuführen, um die Stabilität der Maschine aufrechtzuerbalifcen. Das notwendige Drehmoment kann der Feder von Hand oder durch Betätigung eines ™ (nicht gezeigten) Antriebsmotors mit einem entsprechenden Getriebe zur Erzeugung der nötigen Kraft vermittelt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist an dem der Schraubspindel 19 gegenüberliegenden Ende der Feder 18 eine Klinkenvorrichtung 23 angebracht, so daß die Feder mit Hilfe eines Schlüssels gespannt werden kann.

Der Gegendruckstenpel 13 bildet einen Träger für eine Führungshülse 24- (Fig.4-), für einen Auffangtrichter 25 und für Auffangbauteile 26,27. Jedes dieser Teile ist mit Klemmschellen oder -armen versehen, um sie am Gegendruckstempel befestigen zu können. Die Klemmschellen sind einstellbar, so daß die Lage der Teile 25,26 und 27 über die Länge des Gegendruckstempels 13 durch Lösen der a Schellen verändert werden kann.

Die Führungshülse 24 (Fig. 4·) bildet eine Vorrichtung, um die Bohrsäule festzulegen oder zu stabilisieren. Sie ist besonders nützlich, wenn der Abstand zwischen dem Drehkopf und dem Bohrort eine größere Bohrstranglänge erfordert. Durch die Einstellbarkeit der Klemmschelle 28 kann die Führungshülse nahe der anzubohrenden Gesteinsfläche angeordnet und, wenn sie nicht länger nötig ist, vom Gegendruckstempel 13 abgenommen werden. Als Material für <iie Hülse 29 kann irgend-ein für den Zweck· geeignetes Material, beispielsweise Messing, verwendet werden. Die Führungshülse ist in zwei Teile geteilt, so daß sie vom Bohrrohr abgenommen werden kann, ohne den gesamten Bohrstrang entfernen zu müssen. Die bei-

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den Mihrungshülsenhälften sind durch Einstellelemente 32,33 am Platz gehalten. Durch die Einstellbarkeit der Elemente 32,33 kann die Hülse 29 entfernt und es können andere gleichwertige Teile an deren Stelle gesetzt v/erden. Dies ermöglicht den Ersatz von verschlissenen oder beschädigten Hülsen und eine Veränderung im Durchmesser der Öffnung. Wenn hier die J?ührungshülse 24 als am Gegendruckstempel befestigt gezeigt ist, so ist doch klar, daß sie auch an den Ständern oder an der oberen Abfangkeilplatte befestigt sein kann.

Beim Bohren über Kopf müssen die Bohrrückstände von der Bohrmaschine abgelenkt und einwandfrei geführt werden, um das Bedienungspersonal zu sichern und die Maschine zu schützen. Ein Auffangtrichter 25 dient dazu, einen Teil der Rückstände abzulenken. Ganz allgemein ist er für die größeren Stücke vorgesehen. Unterhalb des Auffangtrichters 25 sind für den restlichen Abfall ein erstes Auffangbauteil 26 und ein zweites Auffangbauteil 27 angeornjdet. Der Auffangtrichter und die Auffangbauteile müssen verstellbar sein, um die verschiedenen Elemente des Bohrstranges mit größerem Durcnmesser als das Bohrrohr handhaben zu können. Beispielsweise ist der Stabilisator 34, der durch den Auffangtrichter 25 in Fig. 1 geht, wesentlich größer als das Bohrrohr. Trotz der Ein- oder Verstellbarkeit des Trichters und der Auffangbauteile muß gesichert sein, daß sämtlicher herunterkommender Schutt abgelenkt wird. Die weitere Abführung des Schutts kann dann in der Art vor sich gehen, wie das untertage üblich ist, z.B. mittels eines Förderbanded oder durch mechanische Lader.

Der Auffangtrichter 25 (Fig. 5) hat einen an beiden Enden offenen, zylindrischen Hauptkörper 35· Der Trichter ist durch eine Schelle 36 und einen Arm 37 8ia Gegendruckstempel I3 gehalten.. Zwei symmetrische Ablenkteile 38,39 sind über Stifte 4o,41 schwenkbar mit dem Hauptkörper 35 verbunden. Eine am Hauptkörper 35 angebrachte Platte 42 dient als zusätzlicher Träger für die Ablenkteile Jo,39 und ermöglicht es diesen,' sich zu verschieben, um eine Größenverstellung der mittigen Öffnung vornehmen zu können. Ein doppeltwirkender Druckluft- oder Hydraulikzylinder 4-3 regelt die Größe der mittigen Öffnung, und es ist ersichtlich, daß bei der Bewegung

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unterschiedlicher Elemente des Bohrstranges durch den Auffangtrichter 25 die Ablenkteile so eingestellt werden können, daß eine optimale Führung des Schutts zu erreichen ist. Gummimuffen 44,45 sind dazu vorgesehen, einen bestimmten Grad an Anpassungsfähigkeit für die Ablenkteile zu gewährleisten. Der Schutt wird erst von den Ablenkteilen 38,39 abgelenkt und dann über eine Rutsche 46 an einen Ablageplatz gebracht. Die Ablenkteile und die Rutsche sind zur besseren Führung des Schutts geneigt.

Unterhalb des Auffangtrichters 25 iäb ein Auffangsystem 47 (Fig.1) angeordnet. Dieses besteht aus einer oder mehreren Gruppen, die den Bohrstrang umgeben und vom Gegendruckstempel 13 getragen sind. Hierbei sind eine Anzahl von sich überlappenden Lamellen 48 konisch % angeordnet, deren obere Lippen die Bohrsäule 16 berühren. Wenn der Stabilisator 34 oder Bohrstrangabschnitte von unterschiedlicher Größe durch jedes Auffangbauteil gehen, so werden die Lamellen nach außen hin abgelenkt, indem sie kegelförmig an dem Abschnitt größeren Durchmessers anliegen. Um zu jeder Zeit eine einwandfreie Anlage am Bohrstrang aufrechtzuerhalten, kann eine Anordnung mit Federn vorgesehen sein. Irgendeine Flüssigkeit oder Schlamm, der vom Auffangtrichter 25 nicht abgelenkt wurde, wird durch die Auffangbauteile 26,27 aufgefangen und von der Bohrmaschine weggeführt. Um einen möglichst wirksamen Abschluß zu erreichen, werden vorzugsweise zwei Auffangbauteile angewendet, wobei der Abstand zwishen diesen ausreichend bemessen ist, um die Länge des Stabilisators J oder eines anderen erweiterten Bohrstrangelements zu überbrücken, so daß eines der Auffangbauteile mit der Bohrstange zu jeder Zeit in Anlage ist. Selbstverständlich könnte auch nur ein einziges Auffangbauteil vqrgesehen werden..

In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform für emn solches Auffangbauteil, das mit Einrichtungen zum selbsttätigen Öffnen der sich überlappenden Lamellen versehen ist, gezeigt. Eine zylindrische Trommel 49, die an beiden Enden oifen ist, liegt mfttig im Auf-.fangbauteil und kann auf und ab bewegt werden. Ein zwischen einer Strebe 51 und der Trommel 49 eingesetzter Hydraulik- oder Druckluftzylinder 5o liefert die für die/Bewegung der Trommel 49 erfor-

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derliche Kraft. Es ist klar, daß anstelle nur eines Zylinders 5o mehrere solcher vorgesehen sein können, um eine gleichförmige und gleichmäßige Betätigung sicherzustellen. Mit der Oberkante der Trommel 49 sind Rollen 52 verbunden, die die Reibung zwischen der Trommel und den Lamellen 4-8 bei der Aufwärtsbewegung vermindern. Die Betätigung des Zylinders 5o kann von Hand oder mittels eines Systems erfolgen, das selbsttätig Bohrstrangelemente mit vergrößertem Durchmesser erfaßt. Ein solches System zum Erfassen eines ankommenden Bohrelements mit größerem Durchmesser kann ein Fühlelement 53 .mit einem Arm und einer Rolle sein. Dieses Fühlelement 53 erstreckt sich zur Mitte hin und berührt die Bohrstrangteile bei ihrer Bewegung durch das Auffangbauteil. Wenn ein größeres Teil, wie z.B. der Stabilisator 34, mit dem Fühlelement 53 in Berührung kommt, so wird dieses abgelenkt. Diese Ablenkbewegung wird auf einen Schalter 5^- übertragen, der seinerseits den Zylinder 5o betätigt, der eine Aufwärtsbewegung ausführt, bis die Rollen 52 die sich überlappenden Lamellen 48 berühren. Die weitere Aufwärtsbewegung der Trommel 4-9 führt zu einem Schwenken der Lamellen 48 in eine offene Stellung, so daß das größere Teil hindurchgehen kann. Das Auffangbauteil ist über einen Arm 55 und eine Klemmhalterung 56 mit dem Gegendruckstempel 13 verbunden. Der Hauptkörper des Aufffangbauteils kann eine Neigung aufweisen und hat einen erhöhten Außenrand, so daß von den Lamellen 48 abgeführte Rückstände aufgenommen werden können. Eine Rutsche 58 führt den Schüfet zu einem Abladeplatz.

Die Ständer 8,9 (Fig. 1) sind mit den Grundplatten 11,12 über Drehgelenke 59?6o schwenkbar verbunden. Stützen 61,62 erstrecken sich zwischen den Grundplatten 11,12 und den Ständern 8,9. Es ist klar, daß die Länge der Stützen 61,62 den Winkel bestimmt, den die Ständer zur Waagerechten einnehmen, und der der Bohrwinkel ist. Es ist damit möglich, diesen Winkel für verschiedene Bohrvorgänge dadurch einzustellen, daß Stützen 61,62 gegen solche mit unterschiedlicher Länge ausgetauscht werden. Demzufolgejkann daD Bohren unter irgendeinem Winkel zur Lotrechten bis einschließlich zur Horizontalen erfolgen.

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Ein Schlitten 63 ist entlang der Ständer auf und ab beweglich gelagert und erstreckt sich zwischen diesen Ständern 8,9. Führungen für den Schlitten 63 bei seiner Bewegung sind an den Ständern vorgesehen. Diese Führungen können unter anderem aus am Schlitten befestigten Rollen bestehen, die in Führungsbahnen, welche'sich über die Länge der Ständer hinziehen, aufgenommen sind. Der Schlitten 63 trägt eine Bohrkopf-Baugruppe 64 und ein Antriebsgehäuse 65. Der Hauptdruckzylinder 17 liefert die für die Bewegung des Schlittens entlang der Ständer erforderliche Kraft; er kann als doppelt wirkender Hydraulikzylinder ausgebildet sein, der während des Betriebes der Bohrmaschine in jeder von zwei Richtungen arbeiten kann. Der Hauptteil des Druckzylinders 17 ist an dem Schlitten 63 A befestigt, während der Kolben 66 mit einem Querrahmen 67 verbunden ist, der sich zwischen den Ständern 8,9 erstreckt und mit diesen fest verbunden ist. Das Mittel .zur Betätigung des Druckzylinders wird von einer zentralen Krafteinheit geliefert und an den Zylinder durch übliche Einrichtungen übertragen. Es ist klar, daß die Steuerung und der Betrieb der verschiedenen '!'eile oder Elemente entsprechend der in der einschlägigen Technik bekannten Weise erfolgen kann.

Die Bohrkopf-Baugruppe 64 und das Antriebsgehäuse 65 werden vom Schlitten 63 getragen und können leicht vom Bohren über Kopf zum Bohren nach unten umgestellt werden. Das ist am besten aus den Fig. 1 und 7 ersichtlich. Das Antriebsgehäuse 65 ist an der Bohr- ' kopf-Baugruppe 64 über zwei Zapfenverbindungen 68,69 befestigt und eine (Jbertragungseinheit verbindet die Bohrkopf-Baugruppe mit dem Antriebsgehäuse 65. Diese Übertragungseinheit kann von einem Kettenantrieb, einem Zahnradgetriebe oder einem anderen System gebildet sein. Zuerst wird der Schlitten bis annähernd zum Grund abgesenkt, die Übertragung wird unterbrochen und das Antriebsgehäuse wird abgenommen. Das Abnehmen des Antriebsgehäuses kann leicht bewerkstelligt werden, indem eine der Zapfenverbindungen gelöst und dann das Antriebsgehäuse nach der Seite geschwenkt wird. Beispielsweise kann der Zapfen 68 entfernt und das Antriebsgehäuse 65 um den Zapfen 69 geschwenkt werden. Eine Bewegung des Hauptdruckzylinders 17 ermöglicht es dann, das Antriebsgehäuse

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an einer nahe der Bohrmaschine gelegenen Aufnahmestelle abzulegen. Dann wird der andere Zapfen 69 entfernt und das Antriebsgehäuse kann vollständig abgenommen werden. Hierauf wird der Schlitten 63 zum Kopf der Ständer 8,9 bewegt, bis er außerhalb der Führungsbahnen ist. Dann werden die Bohrkopf-Baugruppe 64- sowie der Schlitten 63 um 180 gedreht und wieder in die Führungsbahncn eingesetzt. Nun iäi die Bohrkopf-Baugruppe für ein Abwärtsbohren fertig, Der Schlitten 63 wird abgesenkt und das Antriebsgehäuse durch Umkehrung des vorbeschriebenen Vorganges befestigt. Es ist klar, daß die Eohrkopf-Baugruppe auch durch Entfernen der Verbindungen zwischen dem Schlitten 63 und der Gruppe 64- umgedreht werden kann.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform hat die Bohrkopf-Baugruppe zum Halten des Bohrrohres ein Futter an jedem Ende, so daß für ein Bohren nach oben oder nach unten eine Umkehrung der Bohrkopf τBaugruppe nicht notwendig ist. An der Oberseite der Bohrkopf-Baugruppe ist ein Spannfutter 7o zum Überkopfbohren, an der Unterseite ein zweites Spannfutter 71 zum Bohren nach unten angeordnet. Die anderen 'Teile sind bei dieser Ausführungsform gleich denen, die vorher beschrieben wurden.

Wie Fig. 1 zeigt, hat jeder Abschnitt des Bohrrohres wenigstens einen Satz von Abflachungen 72, die beim Ansetzen oder Abnehmen eines Rohres an den oder vom Bohrstrang benutzt werden können. Während der Bohrvorgänge können sich die Verbindungen zwischen den Abschnitten des Bohrrohres außerordentlich festziehen, so daiä ein großes Drehmoment nötig ist, um die Verbindung zu lösen. Dies wird mittels eines Abfangkeils bewerkstelligt, der auf einem zwischen den Ständern 8,9 sich erstreckenden Querrahmen angeordnet is<j. Wie Fig. 9 zeigt, ist jeder Abfangkeil 73 U-förmig gestaltet und kann in dB Abflachungen 72 eingeführt werden, so daß er einen Bohrrohrabschnitt gegen eine Drehbewegung festhält, wenn eine Drehkraft zum Lösen der Verbindung aufgebracht v/ird. Durch Umkehrung des Antriebs oder ein anderes Kittel zur Erzeugung einer ijrehkraft auf den benachbarten Bohrrohrabschnitt, wie das in der Ub-PS 3 446 284 beschrieben ist, kann die Verbindung gelöst werden. Der Abfangkeil dient auch dazu, das Gewicht des Bohrstranges beim

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Entfernen der einzelnen Eohrrohrabschnitte aufzunehmen. Eine Bewegung des Äbfangkeils 73 kann durch einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 74- oder andere geeignete Vorrichtungen hervorgerufen werden.

Gemäß Fig. 1o ist die Bohrmaschine mit einem Paar von Abfangkellplatten 75,76 ausgerüstet, um ein Bohren sowohl nach oben wie nach unten zu ermöglichen. Die untere Abfangkeilplatte 75 ist. unterhalb der Bohrkopf—Baugruppe an einem Querrahmen 77 befestigt, der zwischen den Ständern 8,9 angeordnet ist. Beim Abwärtsbohren wird diese AbfangkeiIplatte 75 benutzt, um das Bohrrohr gegen Drehung bei dem vorher beschriebenen Vorgang festzulegen. Die obere Abfangkeilplatte 76 ist an einem oberhalb der Bohrkopf»Baugruppe liegenden Querrahmen 78 befestigt und wird beim Aufwärtsbohren verwendet. Beide Abfangkeilplatten haben einen Hydraulik- oder Druckluftzylinder 74- zur Bev/egung des U-förmi^en Abfangkeils 75·

Der Anbau oder Abbau von Eohrrohrabschnitten am oder vom Bohrstrang kann durch eine Bonrrohreinsetzvorrichtung 79 bewerkstelligt werden. Diese Vorrichtung 79 kann das Bohrrohr anheben, mn Stellung bringen und in richtiger Lage zur Bohrkopf-Baugruppe 64 sowie anderen Teilen des Bohrstranges freigeben. Eei Umkehrung des Vorganges greift die Vorrichtung 79 das Bohrrohr, hebt und entfernt es zu einer Lagerstelle. Hierdurch ist es möglich, daß nur eine Bedienungsperson notwendig ist, um die Bohrrohrabschnitte aufzunehmen, anzuheben und in Stellung zu bringen, da das genaue Instellungbringen einen Auf- und Abbau des Bohrstranges ohne Handarbeit erlaubt. Ein Hauptarm 8o (Fig. 11 und 12) ist an dem einen Ständer 8 schwenkbar über ein Gelenk 81 befestigt. Zwischen den Hauptarm 8o und den Ständer 8 ist ein Hydraulikzylinder 82 geschaltet, der die Kraft zur Bewegung des Hauptarmes 8o liefert. Ein Zwischenarm 83 mit einem Paar paralleler Arme 84,85 ist am Hauptarm 8o schwenkbar befestigt. Über einen doppelt wirkenden Zylinder 86 wird der Zwisclienarm 83 bewegt. An jedem der Arme 84,85 sind Greifer 87,88,89 und 9o angebracht, und doppelt wirkende Hydraulikzylinder 91,92 bewegen die Greifer 87 und 89. Es ist klar, daß auch hier andere Greifvorrichtungen verwendet werden kön-

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nen, z.B. solche, die elektromagnetisch arbeiten.

Die Bohrrohrabschnitte 94 (-Fig.12) liegen auf einem Gestell 93· Bei waagerechter Lage des Hauptarmes 8o wird der Hydraulikzylinder 86 betätigt und damit werden der Zwischenarm 83 sowie die parallelen Arme 84,85 bewegt, bis die Greifer 88,9o mit einem Bohrrohrabschnitt 94 auf dem Gestell 93 in Berührung kommen. Hierauf werden die Hydraulikzylinder 91»92 betätigt, um die Greifer 87,89 zu bewegen und am Bohrrohrabschnitt 94 festzulegen. Dann kann der Hydraulikzylinder 82 eingeschaltet werden, um den Bohrrohrabschnitt 94 zu schwenken und in eine fluchtende Lage mit dem Bohrstrang sowie der Bohrkopf-Baugruppe 64 zu bringen, ^urch Bewegung des Schlittens 63 wird die Bohrkopf-Baugruppe 64 mit dem Bohrrohrabschnitt zur Anlage gebracht und eine Drehung des Antriebes der Baugruppe erzeugt einen Eingriff des Gewindes des Drehkopfes der Baugruppe mit dem entsprechenden Gewinde am Bohrrohrabschnitt. Eine weitere Drehung des Drehkopfes der Baugruppe 64 führt einen Eingriff der Gewinde am Bohrrohrabschnitt und am Bohrstrang herbei. Der vorstehend beschriebene Vorgang wird einfach umgekehrt, wenn die Bohrrohrabschnitte vom Bohrstrang entfernt werden sollen.

Um zu gewährleisten, daß die Greifer 87,89 fest mit dem Bohrrohrabschnitt, wenn dieser bewegt wird, verbunden sind, ist eine ausfallsichere Vorrichtung vorgesehen. Diese wird am besten klar, wenn man das gesamte Hydraulik- oder Druckluftsystem betrachtet. In der Leitung zu den mit den Greifern verbundenen Zylindern 9'l»92 ist ein Rückschlagventil angeordnet. Flüssigkeit aus diesen Zylindern kann nur durch ein Steuerventil in eine Leitung entleert wurden, die das Rückschlagventil umgeht. Das Steuerventil wird vom Steuerpult aus betätigt, wenn die Greifer gelöst werden sollen. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Bohrrohrabschnitt während seiner Handhabung nicht abfallen kann.

Das Flüssigkeitssystem enthält, in den Leitungen zu den Zylindern 82 und 86 auch Vordrosseln. Hierdurch wird die Geschwindigkeit der Arme 8o,84 und 85 begrenzt, was sicherstellt, daß der Bohrrohrabschnitt nicht in seine Stellung hineinschlägt.

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Die Bohrrohreinsetzvorrichtung 79 bildet ein einfaches, jedoch sicher sowie selbsttätig arbeitendes System zur Handhabung der Bohrrohrabschnitte und kann von einem einzigen Mann bedient v/erden, Es ist klar, daß das System betriebsfähig ist ohne Rücksicht auf den B_ohrwinkel sowie die Bohrrichtung und daß es ein-genaues Instellungbringen der Bohrrohre von einem nahe der Maschine gele-" geneη Gestell ermöglicht. Da das System während der Aufstellung eines Bohrrohrabschnitts am Bohrstrang eine Regelwirkung ausübt, wird eine Beschädigung der Bohrrohrgewinde vermieden.

In Fig. 13 ist die Bohrmaschine in einer unterirdischen Grube dargestellt, wobei sie abwärts räumt unter einem zur Lotrechten geneigten Winkel. Es wurde aufwärts ein Leitloch gebohrt und dann der Bohreinsatz entfernt. Am Bohrstrang wurde ein Räumbohrer 95 befestigt und der Räumvorgang wird nach abwärts ausgeführt. Die Hauptantriebseinheit 96 befindet sich auf einer beweglichen Vorrichtung 97· Hydraulik- oder Druckluftschläuche 98 verbinden die einzelnen Teile und liefern die Kraft für den Betrieb.

Obwohl die Bohrmaschine beim Aufwärtsbohren eines Schachtes dargestellt ist, so ist klar, daß ein gleichartiger Vorgang zum Abwärt sbohr en durchgeführt werden kann, indem eine Leitbohrung nach unten gebracht wird und dann ein Räumen von unten nach oben erfolgt. Durch die Erfindung wird ein System geschaffen, das einfach, kompakt sowie zuverlässig ist und sowohl abwärts wie aufwärts arbeiten kann, ^er Grundsatz der Sicherheit ist bei dem Gegenstand der Erfindung sehr viel besser gewährleistet als bei bisher bekannten Systemen, diejäarüber hinaus sehr langsam im Vergleich zum Erfindungsgegenstand sind. Dabei ist der mit einer Maschine nach der Erfindung hergestellte Durchgang oder Schacht von sehr viel besserer Qualität, da er sehr glatt ist und nur wenig zusätzliche Arbeit, falls das überhaupt notwendig ist, vor seiner Inbetriebnahme erfordert.

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Claims (1)

1. Pat entansprüche

   1. Bohrmaschine zum Bohren von Erdschichten durch Drehung eines Bohrstranges, gekennzeichnet durch wenigstens eine Grundplatte (11 bzw. 12), durch an der Grundplatte befestigte Ständer (8, 9), durch einen an den Ständern befestigten, an diesen auf und ab beweglichen schlitten (63), durch mit dem Schlitten verbundene, den Bohrstrang (16) beim Aufwärtsoder Abwärtsbohren drehende Einrichtungen (64,65) und durch. Vorrichtungen (25, ^7 bzw. 13, 34) zur Ablenkung des Eohrschutts und zur Stabilisierung der Bohrmaschine sowie der Erdschichten.

   2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Stabilisierung einen mit den Ständern (8, 9) verbundenen Gegendruckstempel (13) enthalten.

   3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruckstempel (13) eine in einen im Gegendruckstempel vorgesehenen Gewindeabschnitt (22) eingreifende Schraubspindel (19) und eine auf die Schraubspindel ein Drehmoment ausübende ' Feder (18) hat.

   4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (23), die der Feder (18) eine/Örehkraft gibt.

   5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine die Schraubspindel (19) umgebende und an ihr anliegende Abdeckung (2o).

   6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch einen mit dem Gegendruckstempel (13) und dem Bohrstrang (15) verbundenen, den Gegendruckstempel inreine Lage bringenden Arm (15).

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   ORH31MÄL INSPECTED

   7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Abführung des Bohrschutts einen mit dem Gegendruckstempel (13) oberhalb des Schlittens (63) verbundenen Auffangtrichter (25) enthalten.

   8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangtriehter (25) einen an beiden Enden offenen Hauptkörper (35)» eine Mehrzahl von den Boden oes Trichters (25) bildenden Ablenkteilen (30,39) und Vorrichtungen (4o,41, 45,44,4-5) zur Bewegung der Ablenkteile hat.

   9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich- % net, daß die Vorrichtungen zur Ablenkung des Sohrschutts mit dem Gegendruckstempel (13) oberhalb des Schlittens (63) verbundene Auffangbauteile (26,27) enthalten.

   10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aui'f angbaut eile (26,27) wenigstens ein Hauptteil mit einer mittigen öffnung, eine Mehrzahl von beweglichen Ablenklamellen (48) um die Öffnung herum und -Einrichtungen (49) zur Bewegung der Ablenklamellen haben.

   11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, gekennzeichnet

   durch eine mit dem Gegendruckstempel (13) oberhalb des Schiit- M tens (63) verbundene Führungshülse (24) für den Bohrstrang (16) während des Bohrens.

   12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkopf-Baugruppe (64) ein oberes und ein unteres Spannfutter (7o bzw. 71) hat, mit welchen der Bohrstrang zum Aufwärtsbohren bzv*. zum Abwärtßbohren verbindbar ist.

   13· Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Bohrkopf-Baugruppe (64) ein einziges Bohrstrang-Spannfutter und ein Antriebsgehäuse (65) abnehmbar verbunden sind.

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   14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine erste Abfangkeilvorrichtung (73,74,76,78), die zwischen den Ständern (8,9) oberhalb des Schlittens (63) angeordnet ist und den Bohrstrang beim An- oder Abbauen von Bohrrohrabschnitten gegen Drehung hält, und durch eine zweite Abfangkeilvorrichtung (75»74-»75»77)» die zwischen den Ständern (8,9) unterhalb des Schlittens (63) angeordnet ist und den Bohrstrang beim An- oder Abbauen von Bohrrohrabschnitten gegen Drehung hält.

   15. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen beweglichen, mit den Ständern (8 bzw. 9) verbundenen, einen Bohrrohrabschnitt (94) von einer allgemein waagerechten zu einer im wesentlichen zum Bohrstrang parallelen Lage bewegenden Hauptarm (80),durch einen mit dem Hauptarm (80) verbundenen, den Eohrrohrabschnitt (94) mit dem Bohrstrang fluchtend ausrichtenden Zwischenarm (83»84,85) und durch mit dem Zwischenarm verbundene Greifer (87,88,S9,9o), die den Bohrrohrabschnitt (94) erfassen.

   16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen mit den Ständern (8 bzw. 9) verbundene,einen Bohrrohrabschnitt (94) aus der mit dem Bohrstrang fluchtenden Lage in eine allgemein waagerechte Lage bewegenden Hauptarm (80), durch einen mit dem Hauptarm (öo) verbundenen, den Bohrrohrabschnitt (94) relativ zum Hauptarm (80) bewegenden Zwischen.-arm (83,84,85) und durch Greifer (87,ö8,89,9o), die mib dem Zwischenarm verbunden sind und den Bohrrohrabschnitt (94) erfassen.

   17· Bohrmaschine zum Bohren von Erdschichten mit Ständern, mit einer entlang der Ständer beweglichen Bohrvorrichtung und mi υ einer Vorrichtung zum Abstützen und Stabilisieren der Erdschichten sowie der Bohrmaschine, gekennzeichnet durch einen mit den Ständern (8 bzw. 9) verbundenen, zur Stollenfläche sich erstreckenden Gegendruckstempel (13) und durch Einrichtungen (15,16,66), die auf den Gegendruckstempel (13) eine Kraft ausüben, welche/auf die Stollenfläche übertragen wird.

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   18. Bohrmaschine nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine in einen Gewindeabschnitt (22) des Gegendrucks temp eäis (13) eingreifende Schraubspindel (19) und eine auf die Schraubspindel (19) ein Drehmoment übertragende Feder (18).

   19. Bohrmaschine zum Bohren von Erdschichten mit Ständern, mit einer entlang der Ständer beweglichen Bohrvorrichtung, und mit einem oberhalb der Bohrvorrichtung angeordneten Auffangtrichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangtrichter (25) aus einem an beiden Enden offenen Hauptkörper (35) besteht und eine Mehrzahl von beweglichen, den Boden des Auffangtrichters bildenden Ablenkteilen (38,390 sowie Vorrichtungen (4-0,4-1, 4-3,4-4-,4-5) zur Bewegung der Ablenkteile (38,39) hat.

   20. Bohrmaschine zum Bohren von Erdschichten mit Ständern, mit einer entlang deir Ständer beweglichen Bohrvorrichtung und mit einem oberhalb der Bohrvorrichtung angeadneten Auffangbauteil, Eädurch gekennzeichnet, daß das Auffangbauteil (26) ein Hauptteil mit einer mittigen Öffnung, eine Mehrzahl von beweglichen Ablenklamellen (4-8) um die öffnung herum und Vorrichtungen (4-9,5o) zur Bewegung der Ablenklamellen (4-8) hat.

   21. Maschine nach Anspruch 2o, gekennzeichnet durch ein zweites Auffangbauteil (27) mit einem eine mittige öffnung aufweisenden Hauptteil, mit einer Mehrzahl von beweglichen Ablenklamellen (4-8) um die öffnung herum und mit Vorrichtungen (4-9,5o) zur Bewegung der Ablenklamellen (4-8).

   22. Maschine zum Bohren von Erdschichten mit Ständern, mit Vorrichtungen zum Drehen einer Bohrsäule und mit einer Bohrrohreinsetzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrrohreinsetzvorrichtung (79) einen mit den Ständern (8 bzw. 9) beweglich verbundenen Hauptarm (8o) zur Bewegung eines Bohrrohrabschnitts (94-) von einer allgemein waagerechten Lage zu einer zur Bohrsäule parallelen Lage, mit dem Hauptarm (8o) verbundene Zwischenarme (83,84-,85) zur Bewegung eines Bohrrohrabschnitts (94) in fluchtende Ausrichtung mit der Bohrsäule (16) und mit

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   den Zwischenarmen (83,84,85) verbundene Greifer (87,88,89,9o) zum Erfassen eines Bohrrohrabschnitts (9²I-) hat.

   23. Maschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptarm (8o) gelenkig mit den Ständern (8 bzw. 9) verbunden ist und eine Betätigungsvorrichtung (82) hat.

   24. Maschine nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele Arme (84,85) schwenkbar mit dem Hauptarm (öo) verbunden sind.

   25. Maschine nach Anspruch 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ortsfeste Greifer (88,9o) und zwei bewegliche Greifer (87,89) vorhanden sind, von denen je einer an jedem der parallelen Arme (84,85) angeordnet ist.

   Maschine zum Bohren von Erdschichten mit Ständern, mit einer entlang der Ständer beweglichen Bohrvorrichtung und mit einer Eohrrohreinsetzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Eohrrohreinsetzvorrichtung (79) einen ersten, in einer ersten Ebene relativ zu den Ständern (8,9) beweglihen Arm (bo), einen zweiten, mit dem ersten Arm (80) verbundenen, in einer zweiten Ebene relativ zu den Ständern (8,9) beweglichen Arm (83,84,85) und Greifer (87,88,89,9ο) zum Erfassen eines Bohrrohrabschnitts (94) hat.

   27. Maschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der ersre Arm (80) schwenkbar am Ständer" (8 bzw.9) befestigt ist und Vorj richtungen (82) zu seiner Bewegung hat.
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   ,28·» Maschine nach Anspruch 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm (83) mit zwei gegenüber dem ersten Arm (80) schwenkbaren, parallelen Armen (84,85) versehen ist.

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   29. Maschine nach Anspruch 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ortsfeste Greifer (88,9o) und zwei bewegliche Greifer (87,99) vorhanden sind, von denen je einer/an jec|em parallelen Arm (84,85) angeordnet ist.

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   ORIGINAL INSPECTED