DE3014990A1

DE3014990A1 - Erdbohrgeraet

Info

Publication number: DE3014990A1
Application number: DE19803014990
Authority: DE
Inventors: Lloyd J Owens
Original assignee: Robbins Co
Current assignee: Robbins Co
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1980-10-30
Also published as: AU535538B2; JPS55142895A; CA1131613A; ZA802230B; AU5740180A; US4270618A; GB2047777A

Description

-3B.-ING. WALTER ABITZ

DB. DIETER F. MORF - 4 f

D±PL.-FHYS. M. GRITSCHNEDER

Patentanwälte

30H99Q

IB. Ar>ril 1980

Postanschrift / Postal Address Postfach 86O1O9. aoOO München 86

Pler.zenauerstraße 28

Telefon 98 33 23

Telegramme: Chemindus München

Telex: (O) 523992

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THE ROBBINS COMPANY 650 S. Orcas, Seattle, Washington 98108, V.St.A.

Erdbohrgerät

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Erdbohrgerät. Insbesondere bezieht sie sich auf eine mechanische Vorrich tung zum Bohren eines Loches mit großem Durchmesser von einem höheren .,Niveau aus abwärts zu einem tieferen Niveau sowie auf einen erweiterbaren Räumer zum Erweitern des Bohrlochs auf einen noch grösseren Durchmesser.

Es ist bekannt, eine Bohrmaschine in einem oberen Niveau aufzustellen und sie einzusetzen, um zunächst eine kleine Pilotbohrung in einem einzigen Abwärtsgang niederzubrin gen und anschliessend in einem einzigen Aufwärtsgang die Pilotbohrung zu erweitern. Eine derartige Maschine ist in der US-Patentschrift 3 220 494 (Patenterteilung am 30. November 1965 - Robert E. Cannon, Douglas F. Winberg, Dean K.MCurdy und Richard J. Robbins) beschrieben.

Es ist ferner bekannt, mit einer in einem oberen Niveau aufgestellten Bohrmaschine in einem einzigen Abwärtsgang ein Loch mit großem Durchmesser zu bohren. Beispiele für eine solche Einrichtung finden sich in den US-Patentschriften 3Ο83 946 (erteilt 21. Mai 1968 - Carl L. Lichte und William M. Conn), 3 648 788 (erteilt 14. März 1972 -John R. McKinney) und 3 762 486 (erteilt 2. Oktober 1973 - William W. Grovengurg und Robert R. Gatliff).

Nachstehend sind die (zumindest aus der Patentliteratur) bekannt gewordenen Arten von erweiterbaren Räumern aufgezählt: .

US-Patentschriften 1 317 192 (erteilt 30. Septeberm 1919 -Arthur S. Jones), 1 402 786 (erteilt 10. Januar 1922 -W.F. Muehl), 1 498 463 (26. Oktober 1922 - J.P. McCloskey und andere),

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1 499 938 (1. JuIl 1924 - R. Leedom), I 561 523 (erteilt 17. November 1925 - A.W. Riedle), 1 618 294 (erteilt 22. Februar 1927 - J. Olson), 2 139 323 (erteilt 6. Dezember 1938 - E.H. Zum-Berge, 3 799 475 (erteilt Juli 1957 - D.L. Harlan und andere), 3 868 510 (erteilt · 13. Januar 1959 - C.A.Dean), 3 112 802 (erteilt 3. Dezember 1963 - G.W. Amann und andere), 3 757 876 (erteilt 11. September 1973 - Robert L.Pereau) und Kanadische Patentschrift 632 051 (erteilt 4. Juli 1961 - Austen M. Shook).

Nach einem Merkmal der Erfindung ist ein Schwerstangenführungsrahmen vorgesehen, der an seinem Umfang eine Mehrzahl von die Bohrlochwand berührenden Rollen aufweist. An dem Schwerstangenführungsrahmen kann ein Antriebsschaft angebracht werden. Der Antriebsschaft geht in axialer Richtung von dem Rahmen aus und ist mit einer Einrichtung versehen, mit der er abnehmbar an einem Bohrgestänge befestigt werden kann. Eine das Bohrloch herstellende Bohrkrone und ein das Bohrloch erweiternder Räumer sind nach Bedarf wahlweise an dem Schwerstangenführungsrahmen an dessen dem Bohrgestänge abgewandten Ende anbringbar.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung 1st ein im Durchmesser verstellbarer Räumer zum Erweitern eines bestehenden Bohrlochs in einer Bodenformation vorgesehen, dessen Bauart es erlaubt, ihn in Fernbedienung durch Verdrehen eines Schlüssels an der Bohrmaschine einzustellen.

Nach einem Merkmal der Erfindung besitzt der Räumer mit einstellbarem Durchmesser eine Mehrzahl Schrämertrag arme, die jeweils ein vorderes Ende besitzen, das dreh-

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bar mit einem Rahmenteil des Räumers verbunden 1st. Eine Schrämeinrichtung befindet sich* auf jedem einzelnen Tragarm. Der Räumerrahmen weist einen hinteren Abschnitt in Gestalt einer axial verlaufenden Führungsstange auf. Ein Gleitring läßt sich längs der Führungsstange axial verschieben, Die Schrämerarme werden mit Hilfe von Stellgliedern versteift, die zwischen den Schrämerarmen und dem Gleitring angeordnet sind. Jedes der Glieder zum Einstellen eines Schrämerarmes ist mit seinem einen Ende an einen der Schrämertragarme und mit seinem anderen Ende an den Gleitring angelenkt. In dem Räumerrahmen befindet sich eine Leitspindel. Dazu gehört eine Einrichtung, die ihre Drehung um eine Achse ermöglicht, die mit der Bohrlochachse zusammenfällt. Eine Antriebsmutter kann an der Leitspindel entlang wandern. Zugglieder verbinden die Antriebsmutter mit dem Gleitring zu gemeinsamer Bewegung. Ein Meißelschaft trifft an der der Führungsstange abgewandten Seite auf den Räumerrahmen. Dieser Schaft enthält eine drehbare Antriebsstange, in deren Innerem sich bei der Drehung die Leitspindel dreht, so daß die Antriebsmutter axial verlagert wird. Dadurch wird wiederum eine Axialbewegung des Gleitringes hervorgerufen, was zu einer Winkelbewegung der Einrichtung zur Schrämerarmverstellung der Schräraertragarme gegenüber dem Hauptteil führt. Auf diese Weise wird der Wirkdurchmesser des Räumers verändert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Schlüssel zum Drehen einer aus Antriebsstangenabschnitten bestehenden Einrichtung vorgesehen, die sich innerhalb des Meißelschafte befindet, sowie ein Bohrgestänge, das von dem Meißelschaft aufwärts bis zum Antriebskopf der Bohrmaschine reicht. Der Schlüssel läßt sich an den Antriebskopf ansetzen, so daß sich der Antriebsmecha-

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nismus für den Antriebskopf benutzen läßt zum Erzeugen des Drehmoments, das die Einstellung der Schrämertragarme und damit des Wirkdurchmessers bewirkt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen.

Die genannten und weitere Merkmale, Eigenschaften, Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Beschreibung eines typischen, die Erfindung nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, erläutert, das durch die Zeichnung verdeutlicht wird, die folgendes darstellt:

Fig. 1 eine Ansicht einer Tiefbohreinrichtung, von der einige Teile im Schnitt gezeichnet sind, mit unterbrochen gezeichnetem Bohrgestänge zur Andeutung der unbestimmten Gestängelänge, wobei der Antriebskopf einer Bohrmaschine versetzt und gestrichelt gezeichnet ist;

Fig. 2 eine Draufsicht von unten in Richtung der Linie 2-2 in Fig.1;

Fig. 3 ein Bild des Schnitts längs der Linie 3-3 in Fig. 1 mit der Wiedergabe eines ein Drehmoment ausübenden Schlüssels;

Fig. 4 ein Bild des Schnitts längs der Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 eine Teilansicht des Strahlförderabschnitts eines Gesteinsmehlförderrohres;

Fig. 6 ein Bild des Schnitts längs der Linie 6-6 in

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Fig.

Fig. 7 eine Teilansicht eines zusammengeklappten, verstellbaren Räumers mit Merkmalen der Erfindung, wobei einige Teile in Ansicht und andere im Schnitt gezeichnet sind;

Fig. 8 ein Bild des Schnitts längs der Linie 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 eine Ansicht eines Bohrgestänges zum Drehen und Ziehen des Räumers, wobei einige Teile weggebrochen sind und die Ansicht gestrichelt den Antriebskopf einer Bohrmaschine zeigt;

Fig. 10 eine Ansicht aus der Richtung der Linie 10-10 in Fig. 9;

Fig. 11 ein® Draufsicht auf ein Übergangsstück für den Antriebskopf, betrachtet aus der Richtung der Linie 11-11 in Fig. 9;

Fig. 12 eine Aisicht auf das obere Ende eines Abschnitts des Bohrgestänges in grösserem Maßstab;

Figo 13 ein Bild des Schnitts .längs der Linie 13-13 in Fig. 9;

Fig» 14 eine Teilansicht des unteren Teile des Räumers» des· in einer seiner Erweiterungsstellungen geneigt ist;

Fig. 15 ein Bild des Schnitts durch den in Fig. 14 dar-

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gestellten Rätuner länge der -Linie 15-15 in Fig. 14, wobei einige Teile in Draufsicht erscheinen;

Fig. 16 eine Teilansicht eines Abschnitts des erweiterbaren Räumers mit der Mechanik zum Einstellen und konstruktionsmässigen Abspreizen der Schrämertragarme;

Fig. 17 eine Teilansicht des oberen Endes des Leitspindelabschnitts der Mechanik zum Einstellen der Schrämerarme in grösserem Maßstabe;

Fig. 18 eine Teilansicht des unteren Endes der Leitspindel in grösserem Maßstabe;

Fig. 19 eine Teilansicht einer Mechanik zum Verhindern einer unerwünschten Drehung der Antriebsmutter;

Fig« 20 bis 24 fünf Seitenansichten der fünf Schrämertragarme und die an ihnen gehaltenen Schrämelemente ;

Fig. 25 einen Schnitt durch einen Sctseämertragarm.

Die in den Fig. 1 bis 6 wäeäorgegebea© Tiefbohreinrichtung enthält eine sw% Abwärtsbohren ©estimrate Bohrkrone 10, dia änKdh Schrauben oder auf ©ädere Weise abnehmbar mit (ässa Kahmes?! 12 einer Schwerstasfeaführuag 14 verist.

Am besten lassen die Fig. 1 und 2 erkennen, daß die Bohrkrone 10 eine Vielzahl rollenartige Schrämer trägt, die

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als Schrämräder 16 ausgeführt sein können. An der Schwerstangenführung 14 können eine Mehrzahl· die Bohrlochwand berührende Rollen 20 vorgesehen sein. Ein Meißelschaft 22 führt von dem Schwerstangenführungsrahraen 12 nach oben. Er weist einen mit Gewinde versehenen Gestängeverbinder (z.B. einen Stift 24) auf, der mit einem komplementären Gestängeverbinder (z.B. einem Kasten 26) verschraubt oder anderweitig verbunden werden kann, der am unteren Ende einer darüber befindlichen Bohrstange vorgesehen ist.

Wie beim Abwärtsbohren großer Löcher an sich bekannt, wird eine Mehrzahl Gewichte W auf den Schwerstangenführungsrahmen 12 übereinandergesetzt. Diese Gewichte W werden benutzt, weil das Gewicht des Bohrstrangs allein nicht ausreicht, um die Stützkraft für die Schrämer 16 zu liefern, die erforderlich ist, wenn die Schrämer in das zu bohrende Bodenmaterial eindringen sollen.

Der Bohrstrang umfaßt eine Mehrzahl Schwerstangenführungen 28, die in passendem gegenseitigen Abstand längs des Bohrstrangs angeordnet sind. Die nach oben zeigende Gestängeverbindung 30 am oberen Ende des obersten Abschnitts 32 des Bohrstrangs ist in eine komplementäre Gestängeverbindung eingeschraubt, die Teil des Antriebskopfelements 34 einer an der Oberfläche aufgestellten Bohrmaschine DM ist, die der in der erwähnten US-Patentschrift 3 802 057 beschriebenen Maschine ganz oder teilweise entspricht.

Die Fig. 1 und 3 lassen am deutlichsten erkennen» daß die Bohrkrone 10 an dem Schwerstangenführungsrahmen 12 mit Hilfe einer Anzahl von Schrauben, von denen einige mit 36 bezeichnet sind, austauschbar befestigt ist. Der

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Meißelschaft 22 kann mittels einer großen Mutter 38 und eines Keilkranzes 40 festgelegt werden, wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Der Bohrstrang besteht aus Abschnitten oder Längen von doppelwandigen Bohrstangen. Luft wird durch den Ringspalt 42 (z.B. Abschnitt 32 in Fig. 1) abwärts gedrückt; der Ringspalt 42 ist zwischen den beiden Wänden 44, 46 der Bohrstange ausgebildet. Die Luft gelangt in den zentralen Kanal 48 der Bohrstange durch aufwärtsgerichtete Düsen 49 hindurch (Fig. 5). Der auf diese Weise hervorgerufene Luftstrom verursacht eine Aufwärtsbewegung von Wasser und Bohrklein, und auf diese Weise wird das Bohrklein aus dem Bereich der Bohrkronen stirnseits entfernt. In den Fig. 1 und 2 ist dargestellt, daß die Bohrkrone 10 einen etwa zentrisch angeordneten Einlaß 50 besitzt, durch den Bohrklein und Wasser eintreten.

Zum Abwärtsbohren sind folgende Vorkehrungen zu treffen:

Zunächst wird der Meißelschaft 22 in die Mittelöffnung in dem Schwerstangenführungsrahmen 12 eingeführt. Keilnuten am unteren Ende des Schafts 22 greifen in Keilnuten ein, .die das untere Ende der Mittelöffnung säumen. Die Mutter 38 (Fig. 3) wird aufgesetzt und angezogen. Ein segmentierter Keilkranz 40 wird um den Schaft 22 herum am oberen Ende der Mittelöffnung angeordnet. Dann wird der Rahmen der Bohrkrone 10 an den Schwerstangenführungsrahmen 12 geschraubt. Anschliessend erfolgt das Ansetzen an die Bohrmaschine DM. Die Maschine DM wird so gesteuert, daß die beschriebene Anordnung abgesenkt wird. Die Gewichte H, ein Bohrstangenabschnitt 52, eine Schwerstangenführung 56, eine Rohrzwinge 54 und ein weiterer Bohrstangenabschnitt werden angesetzt, nachdem die Anordnung gesenkt worden ist, bis die Bohrtiefe erreicht

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ist. Nun wird eine Bohrschlammrohr-Kupplung eingefügt. - 1. .

Das Ansetzen des Räumers 68 an den Bohrstrang wird folgendermaßen vorgenommen:

Sämtliche Schwerstangenführungen, Gewichte, Abstandshalter usw. werden abgenommen, und die Bohrstangenabschnitte werden entkuppelt. Der Meißelschaft 22 und die Bohrkrone 10 zum Abwärtsbohren werden von dem Schwerstangenführungsrahmen 12 abgenommen. Der Schaft 22, die Mutter 38 und der Keilkrans 40 werden gesäubert und zur Wiederverwendung eingefettet.

Der Schaft 22 wird wie zuvor in den Schwerstangenführungsrahmen 12 eingesetzt» Die Verriegelungsmutter 38 wird aufgesetzt und mit einem hydraulischen Andrehschlüssel T.W. festgezogen. Die Keilkranssegmente werden eingebaut. Dann wird der Räumerkörper β© an den Schwerstangenführungsrahmea 12 geschraubt _B ©tm salt Schrauben 70 (Fig. 8). Nun wird ein Hohlwellenstartes¹ 72 in den Schaft 22 eingebaut, und Keilnuten am unteren Ende ..o^;^fl in Eingriff gebracht mit komplementären Keilnuten 74 (Fig. IS) a.a oberen Ende giner Leitspindel 76. Ein Bohrstangenabschnitt 78 wird auf dem Schaft 22 angebracht» und eine Hohlwelle 30 wird in das innere des Abschnitts 78 gesetzt. Weitere Bohrstangenabschnitte 78 werden angesetzt, und jeder zweite wird mit einer Schwerstangenführung 82 versehen.

Wenn das Räumgerät in das zuvor gebohrte Bohrloch abgesenkt ist _ρ werden weiter© Bohrstangenabsehnitte und Hohlwellesi SO angebrachte Mn Hohlwellenschlüssel 84 (Fig. 11) wird auf den Antriebskopf 34 der Bohrmaschine geschraubt. Dann wird der Antriebskopf 34 abgesenkt, bis ein Buchsen-

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'lüften 87 des Schlüssels 84 In das obere Ende eines Nippels eingegriffen hat (R.G.-Gewinde), der Bestandteil des Hohlwellenabschnitts 80 ist. Dann wird der Antriebskopf 34 in Drehung versetzt und dadurch die Hohlwelle in einer Richtung gedreht, daß eine Einstellung des Wirkdurchmessers der Schrämertragarme 92 des Räumers 68 erfolgt.

Nach den Fig. 7 und 14 bis 19 besitzt der Räumer 68 an seinem oberen, vorderen Ende eine Montageplatte 88, die dazu dient, ihn mit dem unteren Teil des Schwerstangenführungsrahmens 12 zu verbinden. Von der Montageplatte 88 geht in axialer Richtung ein Leitspindelgehäuse 90 aus. Eine Mehrzahl Schrämertragarme 92 sind mit ihren vorderen Enden an das Leitspindelgehäuse 90 schwenkbar angelenkt. Vorzugsweise haben die Schrämertragarme 92 die Form von Kastenträgern, an deren vorderen Enden in Abstand voneinander durchbohrte Ansätze 94 angebracht sind. Diese Ansätze 94 befinden sich zwischen durchbohrten Montageansätzen 96, die an den Seitenteilen des Leitspindelgehäuses 90 befestigt sind. Durch die öffnungen gesteckte Drehzapfen 98 vervollständigen die Gelenkverbindung.

Die Leitspindel 76 dreht sich in Lagern 100, 102. Ferner ist am hinteren Ende der Leitspindel 76 ein Drucklager 104 vorgesehen. Eine Antriebsmutter 106 läBt sich an der Leitspindel 76 entlang bewegen. Sie ist gegen Verdrehung durch eine in Längserstreckung verlaufende Schiene 108 gesichert, die an einem Seitenwandte11 des Leitspindelgehäuses 90 befestigt ist und in einen Schlitz 110 (Fig. 19) eingreift, der in einen Umfangsabschnitt der Antriebsmutter geschnitten ist.

Ein Gleitring 112 umgibt die Führungswelle 91. Eine Mehrzahl von Zugankern oder Gewindebolzen 114 verbinden den

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Gleitring 112 mit der Leitmutter 106.

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Der Gleitring 112 besitzt radial seitwärts vorspringende Ansätze"116, deren Anzahl der Zahl der Schrämertragarme entspricht. Verstrebungsglieder 118 verlaufen zwischen den Montageansätzen 116 und dem Mittenbereich der Schrämertragarme 92> Kreuzzapfen 120, 122 verbinden die Enden dieser Glieder 118 mit den Armen 92 bzw. den Ansätzen 116.

Wie die Fig. 20 bis 24 am deutlichsten erkennen lassen, sind auf jedem Schrämertragarm 92 mehrere Schrämermontagesättel S angeordnet. Der gegenseitige Abstand der Sättel S ist so gewählt, daß die auf den Schrämertragarmen 92 angebrachten Radschrämer RC konzentrische Kreise schneiden. Zur Kennzeichnung ihrer Stellung haben die Radschrämer RC die Bezifferung RC 1 bis RC 18 erhalten. Der ganz innen liegende Schrämer trägt die Kennziffer RC 1, und der ganz aussen liegende Stichmaßschrämer die Kennziffer RC 18. Der Relativabstand der Schrämer ist in den Fig. 20 bis 24 durch Linien angedeutet, die die gleichen Kennziffern tragen wie die zugehörigen Schrämer.

Wenn die Leitspindel 76 gedreht wird, um die Antriebsmutter 106 ih Bewegung zu setzen, bewegt sich der Gleitring 112 offensichtlich axial um einen entsprechenden Betrag, weil er durch die Bolzen 114 mit der Antriebsmutter 106 verbunden ist. Bewegt sich der Ring 112 längs der Welle 91 nach innen, wird der Abstand zwischen den Drehzapfen 98, 122 verkürzt. Infolgedessen vergrössert sich der Winkel zwischen den Gliedern 118 und den Schrämertragarmen 92 und diese schwenken auswärts, wodurch der Durchmesser der einzelnen Kreisbahnen der Schrämer RC vergrössert wird.

Nach Fig. 18 weist das Drucklagergehäuse 146 an seinem

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vorderen Ende einen Radialflansch 148 auf, der die hin tere Abschlußwand 150 des Leitspindelgehäuses 90 berUhrt. Das Gehäuse 146 1st mit der Abschlußwand 150 durch eine Anzahl Schrauben 152 verschraubt, die durch öffnungen in dem Flansch 148 greifen und sich in Gewindebohrungen in der Abschlußwand 150 drehen. Der Endabschnitt 154 der Leitspindel 76"hat geringeren Durchmesser und sitzt im Innenring 156 eines Kegellagers 102. Der Aussenring 158 des Lagers 102 ist von einer Pfanne 160 umschlossen, die in das Gehäuse 146 eingearbeitet ist. Eine Lagerstützplatte 162 ist auf den dünneren Abschnitt 154 am hinteren Ende der Leitspindel mit Schrauben 164 aufgeschraubt.

Eine Schulter 166 am hinteren Ende des Gewindeteils der Leitspindel 76 ruht auf einem Abstandsring 168, der seinerseits auf dem Drucklager 104 aufliegt. Eine Ringdichtung 170 ist an das vordere Ende des Gehäuses 146 geschraubt und dichtet das Gehäuse 146 gegen den Abstandsring 168 ab.

Eine Deckplatte 172 ist mit Schrauben oder auf andere Weise an dem unteren Ende des Gehäuses 146 befestigt und stellt einen unteren Abschluß für die Lagerkammer dar.

Das eine Ende einer Schmierfettleitung 174 greift durch eine Öffnung in der Deckplatte 172. Eine Halterung 176 für eine Fettpresse ist am anderen Ende der Leitung 174 angebracht.

Nach Fig. 17 ist ein einen geringeren Durchmesser aufweisender Endteil 124 .der Leitspindel 76 in dem Innenring 126 eines Kombinationslagers 100 untergebracht. Eine Sicherungshalterung 128 ist an einer Deckplatte 130 befestigt, die ihrerseits von einer Reihe Schrauben 132

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festgehalten wird. Ein Lagerkäfigdeckel 134 ist mit einer Reihe Schrauben 136 an der Dichtungshalterung 128 befestigt. An den beiden Enden des Lagers 100 sind Dichtungen 138r 140 vorgesehen. Der mit Keilnuten versehene Endabschnitt 74 der Leitspindel 76 greift in einen Raum ein, der sich in axialer Richtung zwischen der Deckplatte 130 und dem Montageflansch 88 erstreckt. Eine Mittelöffnung 144 großen Durchmessers ist in den Montageflansch geschnitten und dient mindestens teilweise als Zugangsmöglichkeit für die Schrauben 132.

Fig. 25 zeigt? daß die Schrämertragarme 92a, 92b, 92c, 92d und 92e als Kastenträger ausgebildet sind. Die oberen und die unteren Platten 144, 146, deren Grundrißform in Fig. 15 gezeigt ist, werden durch seitliche Plattenpaare 148, 150 miteinander verbunden. In den Platten 144, 146 sind Öffnungen 152, 154 für Bohrschlamm vorgesehen.

Nach.dem Gebrauch des Schlüssels 84 zum Einstellen des Wirkdurchmessess der Schräsnerarme 92 und nach dem Abnehmen dieses Schlüssels 84 von dem Bohrkopf 34 wird eine Verriegelungsmechanik 176 (Fig. 9 und 10) am oberen Ende des gans oben befindlichen Hohlwellenabschnitts EO befestigt und so betätigt, daE die Hohlwelle gegen Verdrehung gegenüber dem Bohrstrang gesichert ist. Die Verriegelungsmechanik 176 ist ganz einfach aufgebaut und weist eine Rohrhülse 178 auf, und ihr unteres Ende trägt ein Gewinde, das in das Gewinde ISO eingreift» Ferner gehört dazu eine durch Reibung wirkende Klemmvorrichtung, die durch Drehen einer Schraube 132 zum Hinausschieben und Zurückholen einer Anzahl reibender Klemmelemente 184 betätigt wird. Beim Drehen der Schraub® 182 in der einen Richtung werden die Elemente 184 in radialer Richtung hinausgeschoben, beim Drehen der Schraube 182 in der entgegengesetzten Richtung

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werden die Elemente 184 in radialer Richtung zurückgeholt. Die spezielle Konstruktion innerhalb der Verriegelungsmechanik 176 ist nicht Gegenstand der Erfindung und ist.daher nicht gezeichnet. Um ein typisches und daher nicht einschränkendes Beispiel zu nennen» sei jedoch gesagt, daß die Schraube 182 innerhalb des Gehäuses der Mechanik 176 einen konischen Abschnitt aufweisen kann, der beim'Drehen der Schraube 182 sowohl verdreht als auch axial bewegt werden kann. Die Klemmelemente können an iiren Innenseiten Nockenflächen aufweisen, die an dem Mantel des konischen Teils anliegen. Durch Drehen der Schraube 182 wird der konische Abschnitt sowohl verdreht als auch in axialer Richtung verlagert. Eine Drehung in der Richtung, die. zu einer Zunahme des Durchmessers der Fläche führt, die mit den Nockenflächen an der Innenseite der Elemente 184 in Kontakt steht, läßt die Elemente 184 radial auswärts wandern. Andererseits kann durch Drehen der Schraube 182 ein Zahnradgetriebe betätigt werden, das die Elemente 184 beim Drehen der Schraube 182 in der einen Richtung radial auswärts wandern läßt, dagegen radial nach innen, wenn die Schraubendrehrichtung umgekehrt wird.

Während der Antriebskopf 34 und der daran befestigte Schlüssel 84 zum Verdrehen der Hohlwelle 80 zwecks Einstellung der Schrämertragarme in Drehung versetzt wird, ist der obere Abschnitt des Bohrstangenabschnitts 78 an einem Halteplattenteil der Bohrmaschine festgelegt. Auf diese Weise ist der in dem Bohrloch befindliche Abschnitt de« Bohrstrang· mit der Bohrmaschine DM fest verbunden. Nachdem die Position der Schrämertragarme festgelegt ist, wird der Bohrkopf 34 umgesteuert, um das Schlüsselelement 87 von dem mit Gewinde versehenen oberen Endteil 180 de· oberen Hohlwellenabschnitts 80 loszuschrauben. Dann wird der den Bohrkopf 34 tragende Kreuzrahmen angehoben (bei-

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spielsweise durch hydraulische Mittel), und der Schlüssel 84 wird von dem Bohrkopf 34 abgenommen.¹ Anschliessend wird der Verriegelungsmechanismus 176 auf das Ende 180 gesetzt und gedreht, bis die Klemmelemente 184 innerhalb der Bohrstange liegen (vgl. Fig. 12). Dann wird die Schraube 182 gedreht, so daß die Elemente 184 sich radial nach aussen bewegen und sich reibend gegen die Wand des oberen Abschnitts der Bohrstange legen. Nun wird der Kreuzrahmen abgesenkt, bis der von dem Bohrkopf 34 getragene Gewindekasten in Aufschraubberührung mit dem Gewindebolzen am oberen Ende der oberen Bohrstange gelangt ist. Dann wird der Bohrkopf 34 so lange gedreht, bis die Schraubverbindung zwischen diesem Bolzen und dem Kasten im Kopf 34 angezogen ist, und anschliessend beginnt das Bohren.

Die Ausrüstung zum Abwärtsbohren von Großlöchern wird zum Herstellen von blind endenden Bohrlöchern benutzt, d.h. von Löchern, die nicht in eine andere Strecke oder einen anderen Stollen münden, deren Ende vielmehr geschlossen ist. Nachdem ein derartiges Loch gebohrt und das Bohrgerät herausgezogen ist, kann ein Arbeiter in den Bereich des geschlossenen Endes hinabgelassen werden, um einen Sprengsatz anzubringen, dessen Zündung einen Raum schaffen wird, in dem der Räumer erweitert werden kann.

Bei einer typischen Anlage wird ein Grundloch allgemein in Abwärtsrichtung gebohrt, dann wird das Bohrgerät aus dem Bohrloch gezogen, dann wird am unteren Ende des Bohrlochs ein Raum ausgesprengt, und dann wird das Räumgerät in das Bohrloch abgelassen und zum Räumen eingestellt. Während des Räumens fällt das Bohrklein in die Pilotbohrung. Wenn der Durchmesserunterschied zwischen Führungsbohrung und erweiterter Bohrung verhältnismässig gering ist, kann hinter dem Räumer genügend Platz bleiben, um

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das gesamte entstandene Bohrklein zu sammeln. Bei manchen Anlagen 1st es aber erforderlich, den* Räumer zurückzuholen und aus dem Boden zu nehmen, nachdem er die Pilot' bohrung* nur teilweise geräumt hat. Dann muß ein Greifbagger od. dgl. in das Bohrloch abgelassen werden und zum Aufnehmen und Herausholen des Bohrkleins eingesetzt werden, um Platz für weiteres Bohrklein zu schaffen, wenn das Räumen fortgesetzt werdensall. Nach dem Räumen wird natürlich der Greifbagger oder ein entsprechendes Gerät eingesetzt, um das Bohrklein aus der erweiterten Bohrung heraus zuholen.

Ende der Beschreibung.

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Claims

Pate ntansprüche

Räumgerät mit einstellbarem Durchmesser zum Erweitern eines vorhandenen Bohrlochs in einer Bodenformation, gekennzeichnet durch

einen Hauptteil mit einem vorderen Abschnitt, zu dem eine Schwerstangenführung (14) gehört, die die Wand des vorhandenen Bohrlochs berühren soll, und einem hinteren Abschnitt mit einer axial verlaufenden Führungsstange (91),

einen axial von dem vorderen Abschnitt des Hauptteils ausgehenden Antriebsschaft mit einer Einrichtung, die ihn abnehmbar mit einem Bohrgestänge zu verbinden erlaubt, das durch das Bohrloch führt und zum Drehen des Räumers dient,

eine Mehrzahl Schrämertragarme mit jeweils einem vorderen Ende, das schwenkbar an den genannten Hauptteil hinter der Schwerstangenführung (14) angelenkt ist,

eine nach aussen gerichtete Schrämereinrichtung an jedem Schrämertragarm,

einen axial längs der Führungsstange (91) verschiebbaren Gleitring (112),
eine Anzahl Einstellglieder (118) für die Schrämer-

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tragarme (92), jeweils mit dem einen Ende an einen Schrämertragarm (92) und mit dem anderen Ende an den Gleitring (112) angelenkt,

eine Leitspindel (76) innerhalb des Räumerhauptteils mit einer Einrichtung zum Drehen der Spindel um eine mit der Bohrlochachse zusammenfallende Achse, eine längs der Leitspindel (76) bewegbare Antriebsmutter (106) sowie Zuganker (114), die die Antriebsmutter (106) mit dem Gleitring (106) verbinden, ferner eine innerhalb des Meißelschafts (22) angeordnete drehbare AntriebsStangeneinrichtung, die bei ihrer Drehung die Leitspindel (76) in Drehung versetzt, so daß die Antriebsmutter (106) bewegt und damit einhergehend der Gleitring (112) axial verschoben wird, was zu einer Bewegung der Einstellglieder (118) für die Schrämerarme (92), wodurch die Winkelstellung der Schrämertragarme (92) gegenüber dem Hauptteil und damit der Wirkdurchmesser des Räumers geändert wird, führt.

2. Räumgerät mit einstellbarem Durchmesser, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Abschnitt des genannten Hauptteils ein rohrförmiges Gehäuse (90) für die Leitspindel (76) umfaßt, daß das Gehäuse (90) an dem vorderen Abschnitt des Hauptteils befestigt ist, von ihm aus in axialer Richtung verläuft und geringeren Durchmesser hat als dieser, und daß die Führungsstange (91) von dem rohrförmigen Gehäuse (9o) in axialer Richtung ausgeht und einen geringeren Durchmesser hat als das Gehäuse (90).

3. Räumgerät mit einstellbarem Durchmesser, nach Anspruch 2,

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gekennzeichnet durch eine Gelenkverbindung am vorderen Ende des Leitspindelgehäuses (90), um die vorderen Enden der Schrämertragarme (92) drehbar mit dem Hauptteil zu verbinden.

Räumgerät mit einstellbarem Durchmesser, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitspindelgehäuse (90) eine hintere Abschlußwand mit einem ringförmigen Teil (15) besitzt, der sich radial ausserhalb der seitlichen Begrenzung der Führungsstange (91) befindet, und daß die Zugglieder aus einer Anzahl Zuganker (114) bestehen, die durch Öffnungen in diesem Ringteil (150) geführt sind und die mit ihrem einen Ende an die Antriebsmutter (lOG) und mit dem anderen Ende an den Gleitring (112) angeschlossen sind«

5ο Räumgerät mit einstellbarem Durchmesser, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil eine Führungsschiene (108) aufweist, die radial auswärts bezüglich der Antriebsmutter (106) und axial bezüglich des Räumers angeordnet ist, und daß die Antriebsmutter (106) eine mit der Führungsschiene (108) zusammenwirkende Einrichtung (110) aufweist, so daß die Antriebsmutter (106) sich in axialer Richtung an der Führungsschiene (108) entlang verschieben läßt, während eine Drehung der Antriebsmutter während der Drehung der Leitspindel (76) verhindert wird.

6. Räumgerät mit einstellbarem Durchmesser, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Abschnitt des

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Hauptteils mit dem vorderen Abschnitt des Hauptteils abnehmbar verbunden ist, daß der hintere Abschnitt des Hauptteils ein rohrförmiges Gehäuse (90) für die Leitspindel (76) enthält, daß die Leitspindel (76) drehbar innerhalb des Gehäuses (90) angeordnet ist und Kupplungseinrichtungen an ihrem vorderen Ende besitzt, durch die sie ausrückbar mit der drehbaren Antriebsstange innerhalb des Meißelschafts (22) verbindbar ist.

7. Räumgerät mit einstellbarem Durchmesser, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitspindelgehäuse (9O) eine hintere Abschlußwand mit einem ringförmigen Teil besitzt, der radial ausserhalb der seitlichen Begrenzung der Führungsstange (91) liegt, und daß die Zugglieder aus einer Mehrzahl von Zugankern (114) bestehen, die durch öffnungen in diesem ringförmigen Teil verlaufen und mit ihrem einen Ende an die Antriebsmutter (106) und mit ihrem anderen Ende an den Gleitring (112) angeschlossen sind.

8. Räumgerät- mit einstellbarem Durchmesser, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Leitspindelgehäuses (90) eine Führungsschiene (108) angeordnet ist, die sich radial ausserhalb der Antriebsmutter (106) befindet und in axialer Richtung des Räumers verläuft, und daß die Antriebsmutter (106) mit einer Einrichtung (110) versehen ist, die mit der Führungsschiene (108) zusammenwirkt, so daß die Mutter in axialer Richtung an der Führungsschiene (108) entlanglaufen kann, ihre Drehung während der Drehung der Leitspindel (76) aber verhindert wird.

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Gerät zum Bohren eines Bohrlochs und Räumen des Lochs auf einen grösseren Durchmesser, gekennzeichnet durch ·

einen Schwerstangenführungsrahmen (12) mit einer Mehrzahl von die Bohrlochwand berührenden Rollen (20) am Umfang des Rahmens,

einen an dem Schwerstangenführungsrahmen (12) befestigten, in axialer Richtung verlaufenden Antriebsschaft mit einer Einrichtung zum abnehmbaren Verbinden des Antriebsschafts mit einem Bohrstrang, der benutzt wird, um das Gehäuse der Schwerstangenführung in Drehung zu versetzen, und durch eine die Bohrung herstellende Bohrkrone sowie einen die Bohrung erweiternden Räumer, die wahlweise abnehmbar an das dem Meißelschaft (22) abgewandte Ende des Schwerstangenführungsrahmens (12) ansetzbar ist.

ΙΟ» Bohrgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bohrung herstellende Bohrkrone einen kuppelartigen Rahmen und eine Mehrzahl von Schrämern an dem Rahmen in radial unterschiedlichen Abständen ausserhalb der Drehachse aufweist.

Bohrgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Räumers zwischen einem Durchmesser, der kleiner ist als der der Schwerstangenführung, und einem Durchmesser, der wesentlich größer als der Durchmesser der Schwerstangenführung ist, verstellbar ist, und daß der Räumer eine Leitspindelanordnung besitzt, die zum Verändern des Durchmessers drehbar ist, wobei die Leitspindelanordnung zum Meißelschaft hin gerichtete Anschlußorgane aufweist, wobei ferner sich in dem Meißel-

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schaft eine drehbare Antriebsstange befindet/ die mit den Kupplungsorganen an der Leitspindelanordnung verbindbar ist und die, wenn sie in Drehung versetzt wird, die LeitSpindelanordnung zwecks Änderung des Räumerdurchmessers verdreht.

12. Bohrgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Räumer ein Leitspindelgehäuse (90) aufweist, das an dem Rahmen (12) der Schwerstangenführung abnehmbar zu befestigen ist, und eine axial verlaufende Führungsstange (91) in der Fortsetzung des Leitspindelgehäuses, ferner eine Mehrzahl von Schrämertragarmen (92), deren vorderes Ende jeweils schwenkbar an das Leitspindelgehäuse (9o) angeschlossen ist, ferner nach aussen gerichtete Schrämervorrichtungen auf jedem der Schrämertragarme (92), ferner einen längs der Führungsstange (91) axial verschiebbaren Gleitring (112), ferner eine Mehrzahl von Stellgliedern (118) für die Schrämerarme (92), jeweils mit dem einen Ende schwenkbar an einem Schrämertragarm (92) und mit dem anderen Ende schwenkbar an dem Gleitring (112) angeordnet, daß ferner die Leitspindelanordnung sich in dem Gehäuse (90) befindet und mit einer Einrichtung versehen ist, die ihr eine Drehung um eine mit der Bohrlochachse zusammenfallende Achse ermöglicht, daß ferner eine Antriebsmutter (106) vorgesehen ist, die sich an der Leitspindelanordnung entlang bewegt, ferner Zugmittel, die die Antriebsmutter (106) mit dem Gleitring (112) verbinden, und daß die drehbare Antriebsstange in dem Meißelschaft bei der Drehung die Leitspindel zu drehen vermag, so daß die Antriebsmutter (106) sich in axialer Richtung verlagert und ihrerseits den Gleitring (112) axial ver-

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schiebt, so daß sich die Stellglieder (118) für die Schrämerarme bewegen und damit die Winkelstellung der Schrämertragarme (92) gegenüber dem Hauptteil verändern und dadurch den Wirkdurchmesser des Räumers verändern.

13. Bohrgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitspindelgehäuse (90) eine hintere Abschlußwand mit einem ringförmigen Teil besitzt, das sich radial ausserhalb der Seitenbegrenzung der Fiihrungsstange befindet, und daß die Zugmittel eine Mehrzahl von Zugankern (114) aufweisen, die durch Offnungen in diesem Ringteil hindurchgreifen und die mit dem einen Ende an die Antriebsmutter (106) und mit dem anderen Ende an den Gleitring (112) angeschlossen sind.

14. Bohrgerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Führungsschiene (108), die in dem Leitspindelgehäuse (90) radial ausserhalb der Antriebsmutter (106) angeordnet ist und in axialer Richtung des Räumers verläuft, und dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmutter (106) mit einer.mit der Führungsschiene zusammenwirkenden Einrichtung (110) versehen 1st, derart, daß die Antriebsmutter (106) sich in axialer Richtung an der Führungsschiene (108) entlang zu bewegen vermag, während die Drehung der Antriebsmutter (106) während der Drehbewegung der Leitspindelanordnung verhindert wird.

15. Vorrichtung zum Erweitern eines in einer Bodenformation vorhandenen Bohrlochs, gekennzeichnet durch einen Räumer mit verstellbarem Durchmesser zum Erwei-

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tern eines in einer Bodenformation-vorhandenen Bohrlochs ,

einen Bohrstrang» der in dem Bohrloch verläuft und dazu dient, den Räumer in Drehung zu versetzen, eine Maschine, die den Bohrstrang in Drehung versetzt und ihn während eines Räumvorgangs in Richtung auf die Maschine zieht,

wobei der Räumer mit verstellbarem Durchmesser einen Hauptteil aufweist, an dessen vorderem Abschnitt sich eine Schwerstangenführung befindet, die die Wand des vorhandenen Bohrlochs zu berühren vermag, und von deren hinterem Abschnitt in axialer Richtung eine Führungsstange ausgeht,

ferner durch einen von dem vorderen Abschnitt des Hauptteils axial ausgehenden Antriebsschaft, der die Einrichtung für seine abnehmbare Anbringung an dem Bohrstrang enthält,

eine Mehrzahl Schrämertragarme, deren vorderes Ende jeweils schwenkbar mit dem Hauptteil hinter der Schwerstangenführung verbunden ist,

nach aussen gerichtete Schrämvorrichtungen auf jedem Schrämertragarm,

einen längs der Führungsstange axial verschiebbaren Gleitring,

eine Mehrzahl Stellglieder für die. Schrämerarme, jeweils an ihrem einen Ende mit einem Schrämertragarm und an ihrem anderen Ende mit dem Gleitring schwenkbar verbunden,

eine Leitspindel innerhalb des Räumerhauptteils, so montiert, daß sie sich um eine mit der Bohrlochachse zusammenfallende Achse zu drehen vermag, eine längs der Leitspindel bewegbare Antriebsmutter, Zugglieder, die die Antriebsmutter mit dem Gleitring

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verbinden, und - ·■

eine drehbare Antriebsstange innerhalb des Meißelschafts, die durch Drehen die Leitspindel so verdreht, daß die Antriebsmutter sich in axialer Richtung · an der Spindel entlang bewegt und ihrerseits den Gleitring auf der Führungsstange axial verschiebt, so daß die Stellglieder für die Schrämerarme eine Bewegung ausführen müssen, durch die die Winkelstellung der Schrämertragarme gegenüber dem Hauptteil sowie der Wirkdurchmesser des Räumers verändert werden, wobei der Bohrstrang eine verdrehbare Antriebsstange besitzt, die von der Maschine durch den Bohrstrang zu einer Verbindungsstelle mit der drehbaren Antriebsstange in dem Meißelschaft reicht, und wobei die Maschine eine Einrichtung aufweist, mit der die drehbare Antriebsstange innerhalb des Bohrstrangs und der Meißelschaft gedreht werden können, um die Leitspindel in Drehung zu versetzen und damit den Durchmesser des Räumers einzustellen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine am Maschinenende des Bohrstrangs befindliche Einrichtung zum Verriegeln der drehbaren Antriebsstange gegen eine Bewegung gegenüber dem Bohrstrang nach der Einstellung des Räumers.

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