DE2848349B1

DE2848349B1 - Vorrichtung fuer die Herstellung einer vertikalen Gesteinsbohrung

Info

Publication number: DE2848349B1
Application number: DE19782848349
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl-Ing Paurat; Paurat Friedrich Wilhelm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1978-11-08
Publication date: 1980-02-07
Also published as: DE2848349C2

Description

Hier funktioniert der Bohrkopf der gattungsgemäßen Vorrichtung als Pilotbohrkopf, er ist als Fräskopf ausgeführt und mit einem zugleich als Förderschnecke ausgebildeten Fräswerkzeugträger oder ähnlichen Bauteilen ausgerüstet, die in das Förderrohr hineinarbeiten und sich in der Förderschnecke gleichsam fortsetzen.
Im übrigen ist eine Drehbohrkrone für Erd- und Gesteinsformationen bekannt (DE-OS 2 709 030), bei der die Schneckengänge der Förderschnecke unmittelbar an die Bohrkopfwelle angeschlossen sind und mit dieser rotieren. Der Bohrkopf weist einander im wesentlichen diametral gegenüberliegende Pickenträger auf, an deren Enden Schwenkflügel gelagert sind, die mit Picken besetzt sind und beim Arbeiten der Drehbohrkrone unter der Wirkung der Fliehkraft die umgebende Wandung des Bohrloches beaufschlagen.
Der damit erreichte Freischneideffekt hängt allerdings von der Gesteinsfestigkeit ab und ist nicht konstant.
Das vom Bohrkopf hereingewonnene Material wird von schaufelartigen Ansätzen des Bohrkopfes aufgenommen und den Schneckengängen der Förderschnecke übergeben. Wenn die Schntsckengänge gefüllt sind, muß der gesamte Bohrkopf mit der Förderschnecke aus dem Bohrloch herausgehoben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiter auszubilden, daß auch bei hoher Bohrleistung und damit bei großen Mengen von anfallendem Bohrklein und gegebenenfalls zusätzlichem von der Fräswalze hereingeförderten Gestein eine einwandfreie Übergabe des Fördergutes vom Bohrkopf auf die Förderschnecke möglich ist, und zwar auch dann, wenn extrem große z. B. hereingebrochene Gesteinsbrocken zum Fördergut gehören.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Bohrkopf zumindest zwei im wesentlichen radial angeordnete, über den Bohrkopfumfang verteilte Fräspickenträger mit aufgesetzten Fräspicken aufweist, die einen über den Umfang des Förderrohres vorkragenden Freischneidabschnitt aufweisen, - daß die Förderscharen aus einerseits an die Fräspickenträger, andererseits an die Bohrkopfwelle angeschlossenen Schaufelblechen bestehen, die zur Bohrkopfwelle hin ansteigen und im Bereich der Bohrkopfwelle in ein im wesentlichen horizontales, unter dem Förderrohr (im Förderrohrgrundriß) umlaufendes Plattformsegment auslaufen und in ihrem Rücken von einer mit dem oberen Rand unter dem Förderrohr umlaufenden Bordwand abgeschlossen sind, und - daß außerdem die Förderschnecke an ihrem unteren Ende in eine im wesentlichen horizontale Aufnahmeschaufel ausläuft, die sich mit (möglichst) geringem Abstand über dem Plattformsegment bewegt. - Mit Rücken ist dabei die der Drehrichtung entgegengesetzte Begrenzung der Schaufelbleche gemeint.
Es versteht sich von selbst, daß die Förderschnecke eingängig oder mehrgängig ausgeführt sein kann. Ist sie mehrgängig ausgeführt, so sind auf die Förderschneckenhohlwelle mehrere Förderschnecken aufgesetzt, die folglich alle in der beschriebenen Weise in Aufnahmeschaufeln auslaufen. Die Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten zwischen Bohrkopf einerseits und Förderschneckenhohlwelle andererseits sowie die Segmenterstreckung des Plattformsegmentes bzw. der Aufnahmeschaufel sind so aufeinander abgestimmt, daß die Fließgeschwindigkeit des Fördergutes auf dem Plattformsegment von der Rotationsgeschwindigkeit der Aufnahmeschaufeln mit ausreichender Sicherheit überholt wird und ein Herunterrutschen am Ende der Plattformsegmente verhindert wird. Darin kommt zum Ausdruck, daß Bohrkopf einerseits und Förderschneckenhohlwelle andererseits gleichsinnig umlaufen. Im Ergebnis erreicht man, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Fördergut mit sehr geringem Energieverlust vom Bohrkopf auf die Förderschnecke übergeben werden kann, so daß die Vorrichtung insgesamt mit gutem Wirkungsgrad für die eigentliche Bohrarbeit und gutem Wirkungsgrad auch für die Förderarbeit funktioniert. Ohne weiteres und ohne zusätzliche Brecharbeit werden auch große Gesteinsbrocken abgefördert.
Im folgenden werden die beschriebenen und die weiteren Merkmale derErfindung, die in den Ansprüchen 2 bis 5 ihren Niederschlag gefunden haben, anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung Fig. 1 teilweise im Vertikalschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung beim Arbeiten, und zwar in Verbindung mit einer Vorrichtung zum Abteufen von Schächten, Fig. 2 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt in Richtung AA durch den Gegenstand nach Fig. 2, und Fig. 4 entsprechend der Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei der Herstellung von Fundamentbohrlöchern.
Die in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung dient für die Herstellung einer vertikalen Gesteinsbohrung 1. Es mag sich dabei um die Herstellung von Vorbohrlöchern beim Abteufen von Schächten 2 handeln (Fig. 1) oder um die Herstellung von Fundamentbohrlöchern (Fig. 4). Zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört im wesentlichen grundsätzlichen Aufbau zunächst und stets - ein Bohrkopf 3, - eine Bohrkopfwelle 4 und - eine Abfördereinrichtung 5 für das Bohrklein.
Dabei ist der Bohrkopf 3 als Fräskopf für drehendes Bohren eingerichtet, und auf die Bohrkopfwelle 4 ist ein Antrieb 6 aufgesetzt. Dabei besteht fernerhin die Abfördereinrichtung 5 aus einer Förderschnecke 7, die in einem sie umgebenden Förderrohr 8 arbeitet und auf eine Förderschneckenhohlwelle 9 aufgesetzt ist. Die Förderschneckenhohlwelle 9 umgibt die Bohrkopfwelle 4 und rotiert mit einer anderen Umdrehungszahl als die Bohrkopfwelle 4, jedoch gleichsinnig mit der Bohrkopfwelle 4.
Der Bohrkopf 3 ist mit Bohrschneiden versehen, die zugleich als Förderscharen ausgebildet sind.
Insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 3 entnimmt man, daß der Bohrkopf 3 zumindest zwei im wesentlichen radial angeordnete, über den Bohrkopfumfang äquidistant verteilte Fräspickenträger 11 mit aufgesetzten Fräspicken 12 aufweist, die einen über den Umfang des Förderrohres 8 vorkragenden Freischneidabschnitt 13 aufweisen. Die Förderscharen bestehen aus einerseits an die Fräspickenträger 11, andererseits an die Bohrkopfwelle-4 angeschlossenen Schaufelblechen 10. Die Schaufelbleche 10 steigen mehr oder weniger schraubenwendelförmig zur Bohrkopfwelle 4 hin an und laufen im Bereich der Bohrkopfwelle 4 in ein im wesentlichen horizontales Plattformsegment 14, aus, welches unter dem Förderrohr 8 im Förderrohrgrundriß umläuft. In ihrem Rücken 15 sind die Schaufelbleche 10 von einer mit dem oberen Rand 16 unter dem Förderrohr 8 umlaufenden Bordwand 17 abgeschlossen, deren Höhe zur Förderschneckenhohlwelle 9 hin abnimmt. Andererseits ist die Anordnung so getroffen, daß die Förderschnecke 7 an ihrem unteren Ende 18 in eine im wesentlichen horizontale Aufnahmeschaufel 19 ausläuft, die sich mit möglichst geringem Abstand über den Plattformsegmenten vorbeibewegen kann. - Nur aus Gründen der zeichnerischen Deutlichkeit ist im Ausführungsbeispiel die Förderschnecke 7 eingängig gezeichnet worden.
Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß die Fräspickenträger 11 stirnseitig angeordnete und außerdem schräg nach unten weisende Fräspicken 12 aufweisen. Außerdem sind umfangsseitig vorkragende Fräspicken 20 vorgesehen.
Um grobe Brocken zu zerkleinern sind fernerhin an der Bordwand umfangseitig vorkragende Fräspicken 21 angeordnet. Die beschriebene Anordnung der Fräspicken 12, 20, 21 führt zu einer ausreichenden Zerkleinerung des hereingewonnenen Gesteins, so daß der beim Arbeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung eintretende Fördervorgang reibungsIos abläuft. Dazu trägt fernerhin bei, daß die Fräspickenträger 11 einen Freischneidabschnitt 13 aufweisen, der etwa um den Radius R des Förderrohres 8 über dessenn Umfang vorkragt. Die Fließverhältnisse im Fördergut sind für die Übergabe vom Bohrkopf 3 auf die Förderschnecke 7 dann besonders vorteilhaft, wenn die an die Schaufelbleche 10 angeschlossene Bordwand 17 entgegen der Umlaufrichtung ein wenig schräg nach oben weisend angeordnet ist. Zur Zerkleinerung großer Brocken, die beispielsweise durch herabbrechendes Gestein oder beim Schachtabteufen von der Fräswalze 22 her in den Bereich des Bohrkopfes 3 gelangt sein könnten, dienen am unteren Rand des Förderrohres 8 angeordnete, zusätzliche Brechpicken 23.
In Fig. 1 dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abteufen von Schächten 2. Zum Schachtabteufaggregat gehört hier im grundsätzlichen Aufbau die Fräswalze 22.
Die Fräswalze 22 weist eine Trommel 24 mit darin untergebrachtem Fräsantrieb 25 auf und ist außerdem mit einem Ausleger 26 an einen Führungsschlitten oder Führungswagen 27 angeschlossen, der seinerseits in einer Umlaufführung 28 geführt ist.
Der Führungswagen oder Führungsschlitten 27 weist einen eigenen Umlaufantrieb auf.
Die Fräswalze 22 ist im Führungswagen oder Führungsschlitten 27 radial verstellbar und dazu an eine Stellvorrichtung 29 angeschlossen.
Die Fräswalze 22 besitzt einen Fräswerkzeugträger 30, der als Förderschnecke ausgebildet ist und das hereingewonnene Gestein dem Vorbohrloch 1 zuführt.
Die Fräswalze 22 ist mit schräg zum Vorbohrloch 1 geneigter Achse 31 angeordnet.
In Fig. 4 dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Fundamentbohrungen. Mit den eingetragenen Bezugszeichen ist dieses Aggregat ohne weiteres verständlich. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß Bohrkopfwelle4, Förderschneckenhohlwelle 9 und Förderrohr 8 in einem Maschinengestell 32 gelagert sind. Das Maschinenteil 32 trägt hier auch den Antrieb 33 für die Förderschneckenhohlwelle 9.
Im übrigen ist das Maschinengestell 32 durch Anschluß an eine nicht gezeichnete Lafette oder durch Anschluß an ein nicht gezeichnetes Fahrzeug drehmomentenfest abgestützt. Lafette oder Fahrzeug werden bei 34 abgestüzt, wobei es sich um eine Achse handelt, um die die Vorrichtung insgesamt, z. B. zum Zwecke des Transportes, geschwenkt werden kann. Sie ist im übrigen gegenüber dem Schwenkaggregat über Ste!lzylinderkolbenanordnungen und dergleichen heb-und senkbar, so daß der erforderliche Vorschub auf die Fräswerkzeuge des Bohrkopfes 3 ausgeübt werden kann. Mit dem Bohrkopf 3 wird auch das Förderrohr 8 nachgeführt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet der Bohrkopf 3 stets so, wie es mit Rücksicht auf den Werkzeugverschleiß unter Berücksichtigung der Härte des abzuarbeitenden Gesteins zweckmäßig ist.
Die Förderschnecke 7 der Abfördereinrichtung 5 rotiert demgegenüber mit einer Drehzahl, die unter Berücksichtigung der Steigung der Förderschnecke 7 selbst ausreicht, einen eindeutigen Fördereffekt herbeizuführen, wobei insoweit innere Reibung und Zentrifugalkraft zusammenwirken. Infolge der Wechselwirkung der Plattformsegmente 14 am Bohrkopf 3 mit den Aufnahmeschaufeln 19 oder der Aufnahmeschaufeln 19 der Förderschnecke 7 erfolgt die Üb ergabe des Fördergutes vom Bohrkopf 3 auf die Förderschnecke 7 oder die Förderschnecken 7 mit geringen Energieverlusten und ohne zusätzliche Zerkleinerungsarbeit.

Claims

Patentansprüche: Vorrichtung für die Herstellung einer vertikalen Gesteinsbohrung, insbesondere für die Herstellung von Vorbohrlöchern beim Abteufen von Schächten, für die Herstellung von Fundamentbohrlöchern und dergleichen, - mit - Bohrkopf, - Bohrkopfwelle und - Abfördereinrichtung für das Bohrklein, wobei der Bohrkopf als Fräskopf für drehendes Bohren eingerichtet und auf die Bohrkopfwelle ein Antrieb aufgesetzt ist, wobei ferner die Abfördereinrichtung aus mindestens einer Förderschnecke besteht, die in einem sie umgebenden Förderrohr arbeitet und die auf eine Förderschneckenhohlwelle aufgesetzt ist, welche die Bohrkopfwelle umgibt und mit einer anderen Umdrehungszahl als die Bohrkopfwelle antreibbar ist, und wobei endlich der Bohrkopf mit Elementen versehen ist, die als Förderscharen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (3) zumindest zwei im wesentlichen radial angeordnete, über den Bohrkopfumfang verteilte Fräspickenträger (11) mit aufgesetzten Fräspicken (12) -aufweist, die einen über den Umfang des Förderrohres (8) vorkragenden Freischneidabschnitt (13) aufweisen, daß die Förderscharen aus einerseits an die Fräspickenträger (11), andererseits an die Bohrkopfwelle (4) angeschlossenen Schaufelblechen (10) bestehen, die zur Bohrkopfwelle (4) hin ansteigen und im Bereich der Bohrkopfwelle (4) in ein im wesentlichen horizontales, unter dem Förderrohr (8) im Förderrohrgrundriß umlaufendes Plattformsegment (14) auslaufen und in ihrem Rücken (14) von einer mit dem oberen Rand (16) unter dem Förderrohr (8) umlaufenden Bordwand (17) abgeschlossen sind, und daß außerdem die Förderschnecke (7) an ihrem unteren Ende (18) in eine im wesentlichen horizontale Aufnahmeschaufel (19) ausläuft, die sich mit geringem Abstand über den Plattformsegmenten (14) bewegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräspickenträger (11) stirnseitig angeordnete, schräg nach unten weisende sowie umfangsseitig vorkragende Fräspicken (20) aufweisen und daß außerdem an der Bordwand (17) umfangseitig vorkragende Fräspicken (21) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräspickenträger (11) einen Freischneidabschnitt (13) aufweisen, der etwa um den Radius (R) des Förderrohres (8) über dessen Umfang vorkragt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Schaufelbleche (10) angeschlossene Bordwand (17) entgegen der Umlaufrichtung schräg nach oben weisend angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderrohr (8) im Bereich seines unteren Randes mit zusätzlichen Brechpicken (23) besetzt ist.

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Vorrichtung für die Herstellung einer vertikalen Gesteinbohrung, insbesondere für die Herstellung von Vorbohrlöchern beim Abteufen von Schächten, mit - Bohrkopf, - Bohrkopfwelle und - Abfördereinrichtung für das Bohrklein, wobei der Bohrkopf als Fräskopf für drehendes Bohren eingerichtet und auf die Bohrkopfwelle ein Antrieb aufgesetzt ist, wobei ferner die Abfördereinrichtung aus mindestens einer Förderschnecke besteht, die in einem sie umgebenden Förderrohr arbeitet und auf eine Förderschneckenhohlwelle aufgesetzt ist, welche die Bohrkopfwelle umgibt und mit einer anderen Umdrehungszahl als die Bohrkopfwelle antreibbar ist, und wobei endlich der Bohrkopf mit Elementen versehen ist, die zugleich als Förderscharen ausgebildet sind.

Die bekannte gattungsgemäße Vorrichtung ist Gegenstand der Patentanmeldung P 2 837 397.9-25 (Der Anmelder). Bei der gattungsgemäßen Ausführungsform besitzt der Bohrkopf sternförmig oder kreuzförmig angeordnete, pflugscharartig wirkende Förderscharen, deren Schneidkanten mit Fräswerkzeugen, nämlich Fräspicken besetzt sind. Die Förderschnekken übernehmen das ihnen von den Förderscharen zugeführte Bohrklein. Dazu weisen die Bohrkopfwelle einerseits, die Förderschneckenhohlwelle andererseits separate Antriebe auf, die unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar sind, wobei die Förderschneckenhohlwelle im allgemeinen eine größere Antriebsdrehzahl aufweist als die Bohrkopfwelle, so daß in dem Förderrohr über Zentrifugalkräfte ein ausreichender Fördereffekt zustande kommt. Das hat sich an sich bewährt.

Die gattungsgemäße Vorrichtung ist aber auch Teilaggregat einer Einrichtung zum Abteufen von Schächten mit in einem bereits abgeteuften und gegebenenfalls ausgebauten Schachtabschnitt angeordneter Maschinenbühne, an der Maschinenbühne geführten Maschinenaggregaten mit die Schachtsohle abarbeitender Schneideinrichtung und mit einem Bohraggregat zur Erzeugung eines zentralen Vorbohrloches, wobei das von der Schneideinrichtung hereingearbeitete Gestein dem Vorbohrloch zuführbar und aus diesem abführbar ist. Hier arbeitet die gattungsgemäße Vorrichtung als Bohraggregat zur Erzeugung des zentralen Vorbohrloches. Dabei ist nach der Patentanmeldung P 2 837 348.0-24 (der Anmelder) die Anordnung so getroffen, daß das Bohraggregat aus einem Pilotbohrkopf und einer angeschlossenen Förderschnecke besteht; die in einem zentralen Förderrohr arbeitet, welches durch die Maschinenbühne hindurch bis zu einer oberhalb der Maschinenbühne angeordneten Ladebühne und gegebenenfalls darüber hinaus geführt sowie mit einer Ladeschürze oder dergleichen zum Beladen zugeordneter Aggregate, z. B. übliche Abteufkübel, versehen ist. Die Schneideinrichtung weist zumindest eine oberhalb des und seitlich neben dem Pilotbohrkopf arbeitende Fräswalze auf, die einen eigenen Fräsantrieb besitzt, sie ist außerdem um den Pilotbohrkopf umlaufend angetrieben sowie als Förderer ausgebildet, der das hereingearbeitete Gestein dem Vorbohrloch zuführt.