DE2456579B2

DE2456579B2 - Selbstfahrende Versenkmaschine zum Niederbringen von Gesteinsbohrungen

Info

Publication number: DE2456579B2
Application number: DE2456579A
Authority: DE
Inventors: Venijamin V. Kamenskij; Boris V. Sudnischkov; Sergej K. Tupitzyn; Eduard P. Varnello
Original assignee: INSTITUT GORNOGO DELA SIBIRSKOGO OTDELENIA AKADEMII NAUK SSR NOWOSIBIRSK (SOWJETUNION)
Current assignee: INSTITUT GORNOGO DELA SIBIRSKOGO OTDELENIA AKADEMII NAUK SSR NOWOSIBIRSK (SOWJETUNION)
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1974-11-29
Publication date: 1979-01-25
Also published as: US3942595A; DE2456579C3; GB1450258A; DE2456579A1; FR2298681B1; FR2298681A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstfahrende, schlagend arbeitende Versenkmaschine zum Niederbringen von Bohrungen im Gestein, enthaltend einen Rumpf, ein Schlagwerk, das im Rumpf angeordnet ist und ein hin- und hergehendes Schlagorgan aufweist, welches direkt oder indirekt Schläge auf ein gesteinszerstörendes Organ ausübt, wobei die Maschine in Richtung zur Bohrlochsohle hin vorwärts beweglich ist, einen Druckmittelzuführschlauch, ein System zum Spülen der Bohrlochsohle und zum Austragen des Bohrkleins aus dem Bohrloch und eine Bremsvorrichtung aufweist, durch die eine Verschiebung der ^Μ Maschine in Richtung von der Bohrlochsohle weg beim Rückhub des Schlagorgans verhindert und eine Bewegung der Maschine zur Bohrlochsohle hin beim Arbeitshub des Schlagorgans möglich ist.

Eine selbstfahrende Versenkmaschine dieser Gattung ist beispielsweise aus dem UdSSR-Urheberschein 474 bekannt. Aus den FR-PS 15 98 139 und 54 032 und den US-PS 5 56 718 und 33 76 942 sind Bohrmaschinen mit rotierenden Werkzeugen bekannt, die expandierbare Elemente aufweisen, welche eine Eigendrehung der Bohrmaschine aufgrund der Reaktionskräfte beim Antrieb des rotierenden Bohrwerkzeuges verhindern sollen. Weiterhin sind aus der DE-PS 24 198 Verfahren und Gerät zur Herstellung unterirdischer Kanäle bekannt, bei denen Vorschubbewegung und Kanalwandaufweitung und Verdichtung durch das abwechselnde Auf- und Auspumpen von Mantelräumen sowie der abwechselnden Verankerung zweier ineinanderschiebbarer spindelförmiger Druckkörper erfolgen. Dabei kann ein weiterer Druckraum, dessen Außenwand auch aus einer Membran bestehend elastisch ist, verwendet werden, wobei die Membran auf der Außenseite durch Metallplatten armiert sein kann und die für den Tunnel ausschlaggebende Form von runder, ovaler oder beliebig anderer Gestaltung aufweisen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Bremsvorrichtung für Maschinen der eingangs erwähnten Gattung anzugeben, die sicher den Rückstoß des Gehäuses bei der Beschleunigung des Schlagorgans aufzunehmen in der Lage ist, es aber dem Gehäuse beim Schlag ermöglicht, dem Schlagkörper zu folgen und trotz einer sicheren Haftung des Gehäuses bei Beschleunigung des Schlagorgans den Transport von Bohrklein von der Bohrsohle weg durch die Bohrung nicht behindert

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Bremsvorrichtung von einem röhrchenförmigen, expandierbaren Federungselement gebildet ist, das einstückig mit dem Druckmittelzuführschlauch ausgebildet und an dem hinteren Teil des Rumpfes befestigt ist sowie auf seiner Oberfläche Vorsprünge aufweist zwischen denen Durchgangskanäle zum Transport des Bohrkleins von der Bohrlochsohle zur Erdoberfläche hin freigehalten sind.

Auf dieso Weise wird eine sichere Halterung der Versenkmaschine im Bohrloch ermöglicht, die die Versenkmaschine bei der Beschleunigung des Schlagorgans sicher zurückhält, ihr aber beim Schlag dem Schlagorgan zu folgen ermöglicht und gleichzeitig den Transport des Bohrkleins von der Bohrlochsohle zur Erdoberfläche nicht verhindert.

Vorteilhaft weist der Innenraum des Federungselements einen ovalen Querschnitt auf. Dies gestattet es, mit einfacher Ausbildung nach zwei Seiten erhöhte Abstützkräfte zu erzeugen und an den kurzen Seiten des Ovals Freiräume für den Transport des Bohrkleins vorzusehen.

Auf den Vorsprüngen des Federungselementes sind vorzugsweise Platten aus einem gegen Abrieb beständigen Material angebracht, wodurch die Lebensdauer des Federungselementes verlängert und die Betriebssicherheit der Maschine insgesamt erhöht werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine selbstfahrende, schlagend arbeitende Versenkmaschine zum Niederbringen von Bohrungen im Gestein nach der Erfindung in Längsansicht mit Teilschnitt,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie H-II in F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie IH-III in F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in F i g. 1,

F i g. 5 die Baugruppe »A« von F i g. 1 mit expandiertem Federungselement.

Die in F i g. 1 bis 5 gezeigte selbstfahrende schlagend arbeitende Versenkmaschine zum Niederbringen von Bohrungen im Gestein weist einen Rumpf 1 auf, in dem ein Schlagwerk 2 Platz findet. Das Schlagorgan 3 dieses Schlagwerkes teilt über den Vorderteil 3 des Rumpfes 1 einem auf diesem Rumpf aufgesetzten gesteinszerstörenden Organ 5 Stoßimpulse mit (die Stoßimpulse können auch unmittelbar dem gesteinszerstörenden Organ erteilt werden).

Im Oberteil 6 der Versenkmaschine ist eine Bremsvorrichtung zur Verhinderung der Bewegung der

in Betrieb befindlichen Versenkmaschine in Richtung von der Bohrsohle weg angeordnet, die in Form eines röhrenförmigen expandierbaren Fedeningselements 7, z. B. aus Gummi, ausgebildet ist An der Außenfläche dieses Elements sind Metallplatten 8 zur Ei höhung der Beständigkeit der Bremsvorrichtung gegen Abrieb montiert, wobei Öffnungen 9 zum Durchtritt des Bohrkleins von der Bohrlochsohle zur Erdoberfläche vorgesehen sind.

Der Durchgangsquerschnitt des Innenraumes 10 des Federungselfiments 7 ist oval. Eine solche Ausführung des Durchgangsquerschnitts bietet die Möglichkeit, eine hohe Haftkraft des Federungselements an der Bohrlochwand zu erzielen.

Der Innenraum 10 des Federungselements 7 ist mit einer Luftleitung 11, über welche die Druckluftzufuhr zu der Versenkmaschine und zu der Bohrlochsohle zum Austragen des Bohrkleins aus dem Bohrloch erfolgt, ständig verbunden.

Zur Verminderung der Bohrlochabweichung sind am Rumpf I Führungen f2und 13 vorhanden.

Durch das Schlagwerk 2 verläuft ein Rohr 14, das mit der Luftleitung 11 in Verbindung steht. Über dieses Rohr und einen damit verbundenen, im Vorderteil 4 des Rmpfes 1 ausgebildeten Kanal 15 findet eine vom Betrieb der Maschine unabhängige Druckluftzufuhr zur Bohrsohle zu deren Durchblasen statt.

Zum Austragen des Bohrkleins aus dem Bohrloch sind in dem gesteinszerstörenden Organ 5 Öffnungen 16, ein Kanal 17 zwischen Maschinenrumpf 1 und Bohrlochwand und ein Kanal 18 zwischen Luftleitung 11 und Bohrlochwand vorgesehen.

In Ruhestellung der Versenkmaschine besteht zwischen dem röhrchenförmigen Federungselement 7 und der Bohrlochwand ein Zwischenraum 19. Die Haftung des Elements 7 an der Bohrlochwand erfolgt über Vorsprünge 20.

Die selbstfahrende Versenkmaschine kann reversier- und nichtreversierbar angetrieben sein. Eine nichtreversierbare Versenkmaschine kann beispielsweise mit Hilfe von am Maschinenrumpf 1 befestigten Seilen aus dem Bohrloch herausgezogen werden.

Die in F i g. 1 bis 5 dargestellte selbstfahrende schlagend arbeitende Versenkmaschine zum Niederbringen von Bohrungen arbeitet wie folgt:

Als Ausgangsstellung wird die Stellung der Versenkmaschine in Fig. 1, 2 angenommen, in der die Bremsvorrichtung zur Verhinderung einer Bewegung der Versenkmaschine in Richtung von der Bohrlochsohle weg sich im Bohrloch oder in einem Startrohr mit Zwischenraum 19 befindet.

Bei Zufuhr von Druckluft zu der Luftleitung 11 strömt diese durch den Innenraum 10 des röhrenförmigen Fedeningselements 7. Da der Durchgangsquerschnitt des Elements 7 oval ausgebildet ist, wird der auf die an den ovalen Oberflächen des Federungselements 7 mit größerem Krümmungshalbmesser befindlichen Vorsprünge 20 einwirkende Preßluftdruck höher sein, und die Vorsprünge werden an die Bohrlochwände mit einer Kraft angedrückt, die größer als die Kraft ist, die bei ίο rundem Durchgangsquerschnitt des Elements vorhandenwäre.

Die Andruckkraft der Vorsprünge an der Bohrlochwand wird rechnerisch festgelegt Sie sollte der Größe der Rückstoßkraft der Versenkmaschine entsprechen v, und darf nicht geringer als die Rückstoßkraft der Versenkmaschine sein, um eine Bewegung der in Betrieb befindlichen Versenkmaschine von der Bohrlochsohle weg verhindern zu können.

Die Druckluft geht ihren Weg durch das röhrchenförmige Federungselement 7 weiter und wird im Maschinenrumpf 1 zum Schlagwerk 2 und parallel über das Rohr 14 und den Kanal 15 im Vorderteil 4 des Rumpfes 1 der Bohrlochsohle zum DurchblaEen zugeführt

2-i Bei Einströmen von Druckluft ins Schlagwerk 2 beginnt das Schlagorgan 3 sich hin- und herzubewegen und dem Vorderteil 4 des Rumpfes 1 Schläge zu versetzen und somit dem gesteinszerstörenden Organ 5, das am Vorderteil 4 des Rumpfes 1 montiert ist, JH Stoßimpulse zu erteilen. Das gesteinszerstörende Organ 5 wird in die Oberfläche der Bohrlochsohle eindringen und das Gestein zerstören.

Je nach der Zunahme der Eindringtiefe des gesteinszerstörenden Organs 5 ins Gestein wird der Rumpf 1 J5 zusammen mit dem damit verbundenen röhrenförmigen Federungselement 7 sich auf die Bohrlochsohle zu dadurch vorwärtsbewegen, daß die Stoßkraft des Schlagorgans 3 auf das Vorderteil des Rumpfes 1 dann größer ist als die Haftkraft des röhrenföi migen Federungselements 7 an der Bohrlochwand.

Somit bewegt sich die Versenkmaschine im Bohrloch selbstfahrend ohne Übertragung einer Antriebskraft von einer über Tage befindlichen Anlage. Das Bohrklein wird mit der auf die beschriebene Weise zur Bohrlochsohle zugeführten Druckluft durch die Öffnungen 16 im gesteinszerstörenden Organ 5, die Kanäle 17, die Öffnungen 9 und den Ringspalt 18 ausgetragen. Bemerkenswert ist, daß die vorliegende Erfindung auch bei Zufuhr von Luft-Wasser-Gemischen und Flüssigkeit >o sowie bei kombinierter Druckluft- und Elektroenergiezufuhr zur Versenkmaschine anwendbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Selbstfahrende, schlagend arbeitende Versenkmaschine zum Niederbringen von Bohrungen im Gestein, enthaltend einen Rumpf, ein Schlagwerk, das im Rumpf angeordnet ist und ein hin- und hergehendes Schlagorgan aufweist, welches direkt oder indirekt Schläge auf ein gesteinszerstörendes Organ ausübt, wobei die Maschine in Richtung zur Bohrlochsohle hin vorwärts beweglich ist, einen Druckmittelzuführschlauch, ein System zum Spülen der Bohrlochsohle und zum Austragen des Bohrkleins aus dem Bohrloch und eine Bremsvorrichtung aufweist, durch die eine Verschiebung der Maschine in Richtung von der Bohrlochsohle weg beim Rückhub des Schlagorgans verhindert und eine Bewegung der Maschine zur Bohrlochsohle hin beim Arbeitshub des Schlagorgans möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung von einem röhrenförmigen, expandierbaren Federungselement (7) gebildet ist, das einstückig mit dem Druckmittelzuführschlauch (11) ausgebildet und an dem hinteren Teil (6) des Rumpfes (1) befestigt ist sowie auf seiner Oberfläche Vorsprünge (20) aufweist, zwischen denen Durchgangskanäle (9) zum Transport des Bohrkleins von der Bohrlochsohle zur Erdoberfläche hin freigehalten sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (10) des Federungselements (7) einen ovalen Querschnitt aufweist.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Vorsprüngen (20) des Federungselements (7) Platten (8) aus einem gegen Abrieb beständigen Material angebracht sind.

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