DE3718636C1 - Gesteinsbohrmaschine,insbesondere fuer den untertaegigen Bergbau,mit einem vorspringenden,freieinsehbaren Gewindezapfen zur formschluessigen Aufnahme von Bohrstangen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gesteinsbohrmaschine, insbesondere für den untertägigen Bergbau, mit einer Bohrlafette, einem auf der Bohrlafette von einer Vorschubeinrichtung längsverschieblichen Drehbohrantrieb mit einer Abtriebswelle und einem damit drehfest verbundenen Adapter mit einem Gewindeende zur formschlüssigen Aufnahme von Bohrstangen mit einem entsprechenden Gegengewinde sowie mit einem von der Abtriebswelle mitgedrehtem Spannkopf zur kraftschlüssigen Mitnahme von außen glatten Bohrstangen.

Bei einer Gesteinsbohrmaschine dieser Art nach der DE-AS 20 18 884 ist das Gewindeende der Abtriebswelle zur formschlüssigen Aufnahme von Bohrstangen gegenüber dem Spannkopf zurückgesetzt. Das Gewindeende der Abtriebswelle wird vom Spannkopf allseitig umgriffen und kann daher von außen nicht eingesehen werden. Dadurch gestaltet sich das Einfädeln einer Bohrstange mit dem entsprechenden Gegengewinde zu einem äußerst vorsichtig sowie mit viel Gefühl vorzunehmenden und damit risikoreichen Unterfangen, bei welchem häufig die ersten Gewindegänge verstaucht, gequetscht oder sonstwie derart deformiert werden, daß die Bohrstange unbrauchbar wird. Das gilt insbesondere für den untertägigen Bergbau mit seinen begrenzten Lichtverhältnissen.

Ferner muß zum Austausch des Adapters der gesamte Spannkopf ausgebaut werden, z. B. dann, wenn nacheinander mit Bohrgestängen unterschiedlichen Typs mit unterschiedlichen Durchmessern und daher mit unterschiedlichem Gewinde gebohrt werden soll.

Aus der DE-AS 28 12 096 ist eine Gesteinsbohrmaschine anderer Art mit einer verschwenkbaren Lafette und einem entlang der Lafette auf- und abfahrenden Drehbohrantrieb offenbart. Der Drehbohrantrieb wird mittels einer Seilwinde als Vorschubantrieb entlang der Lafette auf- und abwärts gefahren, wobei die Seilabschnitte an einem Teil und der Drehbohrantrieb an dem anderen Teil einer Kolben-Zylindereinheit festgelegt sind. Diese Kolben-Zylindereinheit ist zwischen den Angriffspunkten des Vorschubantriebes mit Zugseilen und dem Wagen des Drehbohrantriebes vorgesehen. Entsprechend der gleichbleibenden, nach unten gerichteten Bohrrichtung dieser Gesteinsbohrmaschine ist die Kolben-Zylindereinheit nur einfach wirkend ausgebildet und daher zum Horizontalbohren oder gar zum aufwärts gerichteten Bohren nicht geeignet. Darüber hinaus ist dieses Ausgleichssystem nur für Bohrmaschinen geeignet, deren Vorschubantrieb über Seile oder Ketten mit dem Drehbohrantrieb verbunden sind.

Nachteilig ist hierbei das hohe Gewicht des gesamten Drehbohrantriebes, welches zum Einfädeln einer Bohrstange mitgeführt werden muß und auf den Gewindegängen auflasten kann sowie die Schwerfälligkeit der den Drehbohrantrieb verschiebenden Vorschubeinrichtung der Bohrmaschine.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gesteinsbohrmaschine der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die das Verbinden und Trennen der einzelnen Bohrstangen bedienungstechnisch besonders einfach, gestängeschonend sowie betriebssicher gewährleistet und auf diese Weise die Lebens- und Einsatzdauer der Bohrstangen verlängert und Betriebsstörungen auch bei häufigen Ver- und Entschraubungsvorgängen infolge sehr kurzer Bohrstangen weitestgehend vermeidet. Außerdem soll die neue Gesteinsbohrmaschine nicht nur zum nach unten gerichteten, sondern auch zum horizontalen und aufwärts gerichteten Bohren und für einen schnellen, unkomplizierten Wechsel des Bohrstangentyps geeignet sein.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Adapter in Bohrrichtung vor dem Spannkopf angeordnet ist, sein Gewindeende frei einsehbar über letzteren hinausragt und unabhängig vom Spannkopf über frei zugängliche Befestigungsschrauben oder über eine frei zugängliche Fläche zum Ansatz eines Schraubenschlüssels sowie über ein achsparalleles Gewinde lösbar an einem Teil der Abtriebswelle befestigt ist. Durch diese Anordnung ragt der Adapter aus dem Spannkopf heraus, so daß der Verschraubungsvorgang zwischen Adapter und einer Bohrstange ungehindert beobachtet und kontrolliert werden kann. Bei der Umstellung von Adapterbetrieb der neuen Gesteinsbohrmaschine auf Spannkopfbetrieb muß der Adapter heraus- bzw. abgenommen werden. Dies geschieht über die frei zugänglichen Befestigungsschrauben oder über die frei zugängliche Fläche zum Ansatz eines Schraubenschlüssels. Nach Herausnahme des Adapters kann der Spannkopf in Tätigkeit genommen werden.

Für die drehfeste Verbindung des Adapters mit der Abtriebswelle sind zwei Ausführungsalternativen möglich.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform weist der Adapter einen Ringflansch auf und ist mit diesem über Befestigungsschrauben mit dem als Führungsring für die Spannbacken des Spannkopfes ausgebildeten Vorderteil der Abtriebswelle lösbar verbunden. Durch dieses Prinzip kann die Abnahme und die Verbindung des Adapters mit der Abtriebswelle mindestens so schnell vorgenommen werden wie die Abnahme und der Wiederaufsatz eines Pkw-Rades.

Nach einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform ist der Adapter in Bohrrichtung unmittelbar hinter seinem Gewindeende zur Aufnahme der Bohrstangen mit wenigstens einer gleichfalls über den Spannkopf hinausragenden Fläche, insbesondere einer solchen in Form einer Verzahnung, zum Ansatz eines Schlüssels versehen und mit einem zweiten achsparallelen Gewinde lösbar und drehfest mit einem Teil der Abtriebswelle verschraubt. Bei dieser Ausführungsform geht das Lösen und Wiedereinsetzen des Adapters noch schneller vonstatten, da hierzu beim Ansatz beispielsweise eines Ringschlüssels auf eine freiliegende Kuppelverzahnung des Adapters aufgesteckt, der Drehbohrantrieb in Tätigkeit gesetzt und dadurch der Adapter je nach Drehrichtung entweder von der Abtriebswelle abgeschraubt werden kann oder mit ihr verschraubbar ist. Anstelle der Verzahnung kann auch eine mehrkantige Fläche treten.

Dieser leichte Aus- und Wiedereinbau des Adapters ist bei ungünstigen Einsatzbedingungen wie Untertage von wesentlich geringerem Nachteil als die nicht oder bei durchbrochenem Spannkopf nur sehr schlechte Einsehbarkeit des Adapters. Außerdem erleichtert sie ganz erheblich den Austausch des Adapters beim Wechsel der Gestängetypen.

Der Spannkopf weist mehrere an sich bekannte, radial verschiebliche und darüber hinaus in Durchbrüchen der Abtriebswelle seitlich geführte Spannbacken auf, die an ihrem Rücken mit Keilflächen zum Angriff der entsprechenden Gegenflächen eines Spannringes versehen sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird dadurch geschaffen, daß der Spannring über ein Axiallager durch eine ringförmig um die Abtriebswelle in einem ebenfalls ringförmigen Hals des Drehbohrantriebsgehäuses angeordnete Spannkolben-Zylindereinheit in Spannrichtung verschiebbar ist. Dabei kann die Spannkolben-Zylindereinheit entweder aus einem die Abtriebswelle konzentrisch umgreifenden Ringkolben bestehen oder durch eine ebenfalls konzentrisch um die Abtriebswelle angeordnete Reihe von Spannkolben-Zylindereinheiten mit einem als gemeinsamer Zylinder dienenden Halz des Drehbohrantriebsgehäuses und darin in Form von Plungerkolben angeordneten Spannkolben gebildet sein.

Um mit nur einem einfach wirkenden Spann-Axiallager und einer ebenfalls einfach wirkenden Spannkolben-Zylindereinheit beispielsweise mit Plungerkolben auszukommen, werden erfindungsgemäß in den Sektoren zwischen den Spannbacken in Ausnehmungen des Spannringes Rückholfedern vorgesehen, die sich an einem mit der Abtriebswelle verbundenen Teil, z. B. an einer Glocke oder einem Backenführungsring, abstützen. Für die Mitnahme der Spannbacken in die geöffnete Endlage ist der Spannring an bzw. dicht hinter seiner vorderen Stirnseite mit sehnenartig verlaufenden Nuten bzw. Bohrungen versehen, in denen Stifte befestigt sind, die in Längsnuten in den Seitenflächen der Spannbacken eingreifen. Dieses Rückholsystem von Spannring und Spannbacken ist gut geschützt und in jeder beliebigen Bohrrichtung funktionsfähig.

Der Übergang von einer Gestängetype auf eine andere ist meistens mit einer Änderung des Gestängeaußendruckmessers verbunden. Aus diesem Grunde wird der erfindungsgemäßen Anordnung des Adapters noch eine auch in dieser Hinsicht besondere Ausbildung des Spannkopfes zugeordnet.

Der Verschiebebereich der Spannbacken dieses Spannkopfes wird vorteilhaft so gestaltet, daß der Spannkopf den ganzen für eine derartige Gesteinsbohrmaschine vorgesehenen Bereich an Bohrstangendurchmessern erfassen kann. Das wird durch einen großen Hub der Spannkolben-Zylindereinheit, des Spannringes und seiner Rückholfedern einerseits und durch eine größere Anzahl von z. B. sechs schmalen Spannbacken andererseits erreicht.

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung des Spannkopfes mit dem Adapter mit Ringflansch wird der Spannkopf den wechselnden Bohrstangendurchmessern dadurch angepaßt, daß seine Spannbacken besonders leicht ausgewechselt werden können. Zu diesem Zweck bildet der Ringflansch des Adapters zugleich die vordere Führungsfläche der Spannbacken, die bei abgenommenem Adapter leicht nach vorne herausgezogen und andere hineingeschoben werden können. Für den Gebrauch des Spannkopfes wird dann der Ringflansch des Adapters ersetzt durch einen Stirnring, der die Backen stirnseitig führt und hält. Die Durchgangsbohrung des Stirnringes ist mindestens so groß wie die Durchgangsöffnung zwischen den geöffneten Spannbacken zum Durchschub einer außen glatten Bohrstange. Damit bei abgenommenem Adapter oder Stirnring die Spannbacken nicht unbeabsichtigt herausfallen können, ist ein den Flansch des Adapters bzw. den Ringflansch außen umgreifender und diese so zentrierender Zentrierring mit dem Vorderteil der Abtriebswelle verbunden, der die Spannbacken in ihrer geöffneten Ausgangsstellung stirnseitig teilweise überdeckt. Erst bei eingefahrener Schließstellung lassen sich die Spannbacken innerhalb des Zentrierringes aus- und einbauen.

Beim Ver- und Entschrauben einer Bohrstange mit dem in einer Abfangvorrichtung festgehaltenen Bohrgestänge tritt eine Axialverschiebung auf, welcher der Adapter und wahlweise auch der Spannkopf möglichst zwanglos folgen können sollte, um Beschädigungen der Gewindegänge an den Bohrstangen zu vermeiden. Dabei erfordert besonders das Verschrauben mit dem "Einfädeln" der Gewindegänge größte Feinfühligkeit, zu welcher der schwerfällige, und für die Bohrarbeit absichtlich unelastische Vorschubantrieb mit dem großen Gewicht des gesamten Drehbohrantriebs höchst ungeeignet ist. Bei Kernbohrmaschinen soll jedoch auch der Spannkopf verschieblich sein, weil er bei dem häufigen Wiedereinbau des Bohrgestänges in das schon gebohrte Loch auch zum Verschrauben herangezogen wird. Um diesen Gegebenheiten erfindungsgemäß Rechnung zu tragen, ist der Adapter gemeinsam mit dem Spannkopf um einen durch Anschlagflächen begrenzten Schiebeweg gegenüber dem Drehbohrantriebsgehäuse dadurch längsverschieblich, daß auch die Abtriebswelle in einem Abtriebszahnrad verschieblich gelagert ist und auf der Abtriebswelle festmontierte Radial-Axiallager mit ihren Außenringen in einer im Hals des Drehbohrantriebsgehäuses zwischen zwei Anschlagflächen längsverschieblichen Schiebehülse geführt sind, an der auch der Zylinder der Spannkolben-Zylindereinheit befestigt oder abgestützt ist.

Die so entstehende Summe von gegenüber dem Bohrantriebsgehäuse verschieblichen Teilen könnte durch ihr Eigengewicht Beschädigungen der Bohrstangengewinde verursachen. Außerdem ist die gewünschte, ausgefahrene Ausgangslage bei horizontaler oder aufwärts gerichteter Maschinenaufstellung nicht gewährleistet.

Zur Vermeidung dieser Nachteile bildet die Schiebehülse in Weiterbildung der Erfindung allein oder gemeinsam mit dem Zylinder der Spannkolben-Zylindereinheit mit dem sie umgebenden Hals des Drehbohrantriebsgehäuses eine doppelt wirkende Differenzkolben-Zylindereinheit, die durch Kanäle im Hals mit einem Druckmedium beidseitig beaufschlagbar ist. Damit können durch die Wahl der beaufschlagten Kolbenseite und des Druckes das Gewicht der verschieblichen Teile und ihr Reibungswiderstand in jeder gewünschten Weise kompensiert werden.

Kann auf die Verschieblichkeit des Spannkopfes verzichtet werden, z. B. bei Großlochbohrmaschinen, so ist der Spannkopf unverschieblich im Hals des Drehantriebsgehäuses bzw. auf dem Vorderteil der Abtriebswelle angeordnet und die Abtriebswelle weist eine Innenverzahnung oder Nutung auf, in der eine Schiebemuffe unverdrehbar zwischen zwei Anschlagflächen um einen Schiebeweg längsverschieblich angeordnet und mit einem Gewinde zur Aufnahme des Adapters ausgerüstet ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Gewicht der verschieblichen Teile so weit reduziert, daß eine konstruktiv einfachere Lösung zu dessen Kompensation ausreicht. Dabei ist zwischen der Schiebemuffe und der Abtriebswelle mindestens eine Druckfeder angeordnet, welche über die Schiebemuffe den Adapter im Sinne der Aufgabenstellung zum Einfädeln in ein Bohrstangengewinde in jeder beliebigen Lage der Bohrmaschine in die gut einsehbare, ausgeschobene Ausgangslage zu schieben bestrebt ist.

Bei der letztbeschriebenen Ausführungsform erfolgt eine Bohrspülung direkt durch die hohle Abtriebwelle, den Adapter und die Schiebemuffe, die an ihrem dem Adapter abgewandten Ende gegenüber der Abtriebswelle druckdicht abgedichtet ist.

Bei der Ausführungsform mit verschieblichem Spannkopf hingegen, weist der Adapter mit Ringflansch eine zentrische Durchgangsbohrung zum Durchgriff eines Spülrohres auf, dessen Dichthals dem Schiebeweg des Adapters angepaßt und welches entlang einer im Adapter angeordneten Dichtung verschieblich ist. Wenn diese Dichtung nicht einer relativen Drehbewegung ausgesetzt sein soll, ist das Spülrohr an seinem Außenumfang mit mindestens einem Vorsprung versehen, der von einem mit dem Adapter drehfest verbundenen, in seiner Länge dem vorgenannten Schiebeweg angepaßten Finger in Drehrichtung mitnehmbar ist. Das Spülrohr ist dann in bekannter Weise an seinem hinteren Ende drehbar und druckdicht aber unverschieblich am Drehbohrantrieb gelagert.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform des Antriebskopfes der neuen Gesteinsbohrmaschine mit verschieblichen Adapter, aber unverschieblichem Spannkopf im Halbschnitt,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Antriebskopfes der Gesteinsbohrmaschine mit verschieblichem Adapter und verschieblichem Spannkopf,

Fig. 3 den Querschnitt durch den Antriebskopf von Fig. 2 entlang der Linie III/III, und

Fig. 4 den Querschnitt durch den Antriebskopf von Fig. 2 entlang der Linie IV/IV.

Gemäß Fig. 1 besteht der Antriebskopf (1) aus einem Drehbohrantriebsgehäuse (2), dessen Hals (3) von der Abtriebswelle (4) durchsetzt ist, über deren Innenverzahnung (5) eine Schiebemuffe (6) mit entsprechender Außenverzahnung (7) antreibbar ist. Diese Schiebemuffe (6) ist in Bohrrichtung mit einem Innengewinde (8) versehen, in welches ein Adapter (9) mit entsprechendem Außengewinde (10) eingreift und darin form- und kraftschlüssig gehalten wird. In Bohrrichtung des Pfeiles (11) weist der Adapter (9) ein Gewindeende (12) zur formschlüssigen Aufnahme einer nicht dargestellten Bohrstange auf. Außerdem ist er in der Nähe dieses Gewindeendes (12) mit einer Ringverzahnung (13) zum Ansatz eines nicht dargestellten Schlüssels versehen.

Die Schiebemuffe (6) ist zwischen den Anschlagflächen (14, 15) um den Schiebeweg (S₁) längsverschieblich gelagert. Die Schiebemuffe (6) ist aufgrund der Innenverzahnung (5) und der Außenverzahnung (7) von der Abtriebswelle (4) in beiden Drehrichtungen relativ zur Abtriebswelle (4) unverdrehbar.

Die Druckfedern (16), die jeweils an einem sie konzentrisch durchdringenden Führungsstift (17) geführt sind, schieben die Schiebemuffe (6) und damit den Adapter (9) stets in Richtung des Pfeiles (11) in die vordere Position. Dadurch ist das Gewindeende (12) stets frei einsehbar beim Einfädeln einer Bohrstange mit entsprechendem Gegengewinde und außerdem ist die Ringverzahnung (13) zum Ansatz eines entsprechenden Schraubenschlüssels in der Ausgangslage des Adapters stets frei zugänglich.

Der Spannkopf (18) besteht in Fig. 1 aus mehreren symmetrisch angeordneten, radial verschieblichen sowie seitlich in Durchbrüchen der Abtriebswelle (4) geführten Spannbacken (19), die an ihrem Rücken (20) Keilflächen (21) zum Angriff der entsprechenden Gegenflächen (22) des Spannringes (23) aufweisen. Dabei ist der Spannring (23) über ein Axiallager (24) und einen Druckring (25) von mehreren, gleichmäßig am Umfang im Hals (3) des Drehbohrantriebsgehäuses (2) achsparallel angeordneten Spannkolben-Zylindereinheiten (26) in Form von Plungerkolben in Richtung des Pfeiles (11) in Spannposition verschiebbar. Diese Plungerkolben und der Hals (3) des Drehbohrantriebsgehäuses (2) bilden hier die Spannkolben-Zylindereinheiten (3, 26).

Der vordere Teil des Spannkopfes (18) wird von einer Glocke (27) umschlossen, welche an der Abtriebswelle (4) befestigt ist und mit dieser umläuft.

Die Spannbacken (19) des Spannkopfes (18), der Spannring (23) und die Plungerkolben der Spannkolben-Zylindereinheiten (3, 26) werden über nicht dargestellte radiale und/oder axiale Rückholfedern oder in Verbindung mit bekannten Schwalbenschwanzführungen am Rücken (20) der Spannbacken (19) und entsprechenden Gegenflächen (22) des Spannringes (23) in ihre dargestellte, geöffnete Position zurückgeschoben.

Dabei werden die Spannbacken (19) durch Längsnuten am Rücken (20) mittels in Fig. 3 dargestellter Stifte (78) mitgenommen. Zum Spannen werden die Spannkolben-Zylindereinheiten (3, 26) über den Anschluß (28) und den Ringkanal (29) mit Drucköl beaufschlagt. Dann drücken die Plungerkolben der Spannkolben-Zylindereinheiten (3, 26) über die Druckplatte (25) und das Axiallager (24) den Spannring (23) in Richtung des Pfeiles (11) und die Spannbacken (19) radial nach innen in Spannposition.

Der so ausgebildete Antriebskopf eignet sich besonders für Großloch-, Gas- und ähnliche Bohrmaschinen, die mit verschraubtem Bohrgestänge und Spülung arbeiten. Dabei erfolgt die Spülung durch die zentrale Bohrung (30) des Adapters (9) durch die daran anschließende zentrische Bohrung der Schiebemuffe (6) sowie durch die danach folgende zentrische Bohrung der Abtriebswelle (4). Bei derartigen Bohrmaschinen müssen häufig, manchmal sogar bei jedem Bohrloch in möglichst kurzer Zeiteinheit verschiedene Gestängegewinde und Gestängedurchmesser den örtlichen Gegebenheiten entsprechend eingesetzt werden. Letzteres ist beispielsweise der Fall bei Tieflochbohrungen mit abgesetzten Gestängeabschnitten und bei Gasbohrungen zum Einbohren von Standrohren. Das Verschrauben und Abbohren der Gestängerohre erfolgt dabei mit dem Adapter (9) und mit der durch die Schiebemuffe (6) und die Abtriebswelle (4) geleiteten Bohrspülung. Das beim Einschrauben freiliegende Gewindeende (12) des Adapter (9) erlaubt bei dieser Ausführungsform beste Sichtkontrolle des Verschraubungsvorganges, der mit Hilfe der Verschieblichkeit des Adapters (9) gegenüber dem Drehbohrantrieb (2, 4) äußerst gewindeschonend durchführbar ist.

Bei einem Wechsel des Bohrstangentyps kann der Adapter (9) mittels der freiliegenden Ringverzahnung (13) und einem entsprechend ausgebildeten Schraubenschlüssel leicht mit Maschinenkraft gewechselt werden. Der Spannkopf (18) kann ohne einen Wechsel der Spannbacken (19) sämtliche vorkommenden Gestängedurchmesser erfassen, sobald der Adapter (9) ausgebaut ist. Da der Spannkopf (18) bei den vorgenannten Einsätzen nur zum Ziehen und Trennen der nicht dargestellten Bohrstangen verwendet wird, kann bei ihm auf eine Längsverschieblichkeit verzichtet werden. Wegen der insbesondere bei aufwärts gerichtetem Bohren auf den Antriebskopf (1) zurückfließenden Bohrspülung ist der Spannkopf (18) durch die Glocke (27) vollkommen geschlossen ausgeführt. Aufgrund dieser Glockenform ist er außerdem außen glatt und ohne herausragende Einzelteile gebaut, gegen äußere Einwirkungen daher besonders unempfindlich und so für den Untertageeinsatz besonders geeignet.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weist der Antriebskopf (31) nicht nur einen verschieblichen Adapter (39), sondern auch einen axial verschieblichen Spannkopf (38) auf.

Das Drehbohrantriebsgehäuse (32) umgreift mit seinem Hals (33) die Abtriebswelle (34), welche mit einer Außenverzahnung oder einer Nutung (35) versehen ist. Diese Außenverzahnung (35) greift in die Innenverzahnung (37) eines Abtriebszahnrades (36). Der Adapter (39) ist über frei zugängliche Befestigungsschrauben (40) lösbar an einem Führungsring (41) für die Spannbacken (42) des Spannkopfes (38) als einem Teil der Abtriebswelle (34) befestigt.

Der Adapter (39) weist ein Gewindeende (43) zur formschlüssigen Aufnahme einer Bohrstange (44) mit einem entsprechenden Gegengewinde (45) auf.

Außer dem Adapter (39) ist auch der Spannkopf (38) axial mit der Abtriebswelle (34) beweglich geführt.

In diesem Auführungsbeispiel weist der Spannkopf (38) gleichfalls mehrere, hier paarweise diametral gegenüberliegende, radial verschiebliche sowie seitlich geführt Spannbacken (42) auf, die an ihrem Rücken (46) mit Keilflächen (47) zum Angriff der entsprechenden Gegenfläche (48) eines Spannringes (49) versehen sind. Der Spannring (49) ist über ein Axiallager (50) durch eine ringförmig um die Abtriebswelle (34) in einem ebenfalls ringförmigen Hals (33) des Drehbohrantriebsgehäuses (32) angeordnete Spannkolben-Zylindereinheit (51, 52) in Spannrichtung, das heißt in Richtung des Pfeiles (11) verschiebbar. Dabei stützt sich der Spannzylinder (52) der Spannkolben-Zylindereinheit (51, 52) gegen den Außenring (53) eines Axial-Radiallagers (54) und über dieses gegen die Abtriebswelle (34) ab. Sobald der Spannkolben (51) an seiner Differenzfläche (55) über den Kanal (56) mit Drucköl beaufschlagt ist, wird der Spannkolben (51) und damit über das Axiallager (50) auch der Spannring (49) in Richtung des Pfeiles (11) verschoben. Dadurch wiederum werden die Spannbacken (42) des Spannkopfes (38) nach innen in die Spannposition bewegt.

Die Abtriebswelle (34) ist an ihrem vorderen, der Bohrrichtung des Pfeiles (11) zugewandten Teil über das Axial-Radiallager (54) und eine Schiebehülse (57) im Hals (33) des Drehbohrantriebsgehäuses (32) um den Schiebeweg (S₂) längsverschlieblich zwischen den Anschlagflächen (60) geführt. Im hinteren Teil ist die Abtriebswelle (34) mit ihrem zylindrischen Teil (58) in dem seinerseits über ein Lager (59) im Drehbohrantriebsgehäuses (32) geführten Abtriebszahnrad (36) gleichfalls über denselben Schiebeweg (S₂) verschieblich geführt, wobei die Außenverzahnung oder Nutung (35) in der Innenverzahnung (37) eine Verschieblichkeit aber keine gegenseitige Verdrehung zuläßt.

Die Schiebehülse (57) bildet allein oder gemeinsam mit dem an ihr befestigtem Spannzylinder (52) und dem sie umgebenden Hals (33) des Drehbohrantriebsgehäuses (32) eine doppelt wirkende Differenzkolben-Zylindereinheit (33, 52, 57), die durch Kanäle (61) im Hals (33) mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.

Nach Abnahme der Schrauben (40) ist der Adapter (39) gegen einen Stirnring (62) austauschbar und erneut über die Schrauben (40) mit dem an der Abtriebswelle (34) befestigten Führungsring (41) für die Backen (42) verschraubbar. Sowohl der Adapter (39) als auch der letztgenannte Führungsring (41) sind in einem Zentrierring (63) zentriert. Der Stirnring (62) weist eine Durchgangsbohrung (64) auf, die mindestens so groß wie die Durchgangsöffnung (65) (siehe Fig. 3) zwischen den geöffneten Spannbacken 42 zum Durchschub einer außen glatten Bohrstange (44) ist.

Für das Bohren mit Spülung ist ein mitdrehendes, aber nicht verschiebliches Spülrohr (66) vorgesehen, dessen Dichthals (67) dem Schiebeweg (S₂) angepaßt ist und entlang der Dichtung (68) im Adapter (39) verschieblich ist. Der am Adapter (39) befestigte Dichtflansch (69) trägt einen Finger (70), der über einen Mitnehmer (71) das Spülrohr (66) zum Mitdrehen zwingt. Bei der unter der Mittellinie (72) dargestellten Ausrüstung zum Gebrauch des Spannkopfes (38) ist das Spülrohr (66) herausgenommen, weil es beim Gebrauch des Spannkopfes nicht benötigt wird.

Zum Verständnis der Ausführungsform der Fig. 2 ist wesentlich, daß die Maschinenteile (39, 41, 42, 49, 36, 62, 63 und 34) rotieren, von denen die Teile (39, 41, 42, 49, 62, 63 und 34) sowohl in Richtung des Pfeiles (11) als auch entgegengesetzt dazu verschieblich angeordnet sind. Von den nichtdrehenden Maschinenteilen sind außerdem die Teile (51, 52, 56, 57, 73 und 74) in Richtung des Pfeiles (11) und entgegengesetzt dazu verschieblich.

Die Fig. 3 zeigt den Querschnitt nach der Linie III/III von Fig. 2. Darin ist ein Anschlußblock (73) dargestellt, der mit dem Spannzylinder (52) der Spannkolben-Zylindereinheit (51, 52) verschraubt ist und den Druckölkanal (56) mit dem Leitungsanschluß (74) verbindet. Der Anschlußblock (73) ist in einer Führungsgabel (75) längsverschieblich geführt, die ihrerseits mit dem Hals (33) des Drehbohrantriebsgehäuses (32) verschraubt ist. Dadurch wird die Spannkolben-Zylindereinheit (51, 52) und damit auch die Schiebehülse (57) an einem Mitdrehen mit der Abtriebswelle (34) gehindert.

In den Sektoren zwischen den Spannbacken (42) sind in Sacklöchern des Spannringes (49) Rückhholfedern (76) angeordnet, die bei Druckentlastung des Spannkolbens (51) diesen mit dem Spannring (49) zurückschieben. Die Spannbacken (42) werden in diesem Fall zwangsweise in ihre Ausgangslage zurückgeführt. Diese Zwangsführung erfolgt über in Quernuten (77) eingepreßte Stifte (78) in Längsnuten (79) in den Seitenflächen (80) der Spannbacken (42) - und bei der Ausführungsform der Fig. 1 - in den Seitenflächen der Spannbacken (19).

Fig. 4 zeigt zur Verdeutlichung noch einen Querschnitt des Antriebskopfes (31) entlang der Linie IV/IV von Fig. 2. In dieser Schnittebene sind nur die Schrauben (40) geschnitten.
Antriebskopf1, 31 Drehbohrantriebsgehäuse2, 32 Hals von
Drehbohrantriebsgehäuse 2, 32 3, 33 Abtriebswelle4, 34 Innenverzahnung von Abtriebswelle 4 5 Schiebemuffe6 Außenverzahnung von Schiebemuffe 6 7 Innengewinde von Schiebemuffe 6 8 Adapter9, 39 Außengewinde von Adapter  10 Richtungspfeil11 Gewindeende von Adapter 9 12 Ringverzahnung13 Anschlagflächen14, 15 SchiebewegS₁, S₂ Druckfedern16 Führungsstift17 Spannkopf18, 38 Spannbacken19, 42 Rücken der Spannbacken 19 20 Keilflächen der Spannbacken 19 21 Gegenflächen des Spannringes 23 22 Spannring23, 49 Axial-Radiallager24, 50, 54 Druckring25 Spannkolben-Zylindereinheit
von Fig. 13, 26 Glocke27 Hydraulikanschluß28 Ringkanal29 zentrale Bohrung30 Außenverzahnung
oder Nutung von Abtriebswelle 34 35 Abtriebszahnrad36 Innenverzahnung des Abtriebszahnrades 36 37 Befestigungsschrauben40 Führungsring der Spannbacken 42 41 Gewindeende von Adapter 39 43 Bohrstange44 Gegengewinde von Bohrstange 44 45 Rücken von Spannbacken 42 46 Keilflächen von Spannbacken 42 47 Gegenfläche an Spannring 49 48 Spannkolben-Zylindereinheit
von Fig. 251, 52 Spannkolben51 Spannzylinder52 Außenring von Axial-Radiallager 54 53 Differenzfläche von Spannkolben 51 55 Kanal56, 61 Schiebehülse57 zylindrischer Teil
von Abtriebswelle 34 58 Lager59 Anschlagflächen60 Stirnring62 Zentrierring63 Durchgangsbohrung von Stirnring 62 64 Durchgangsöffnung zwischen
geöffneten Spannbacken 42 65 Spülrohr66 Dichthals des Spülrohres 66 67 Dichtung68 Dichtflansch69 Finger70 Mitnehmer71 Mittellinie72 Anschlußblock73 Leitungsanschluß74 Führungsgabel75 Rückholfedern76 Quernuten77 Stifte78 Längsnuten in den Spannbacken 42 79 Seitenflächen der Spannbacken 42 80

Claims (14)

1. Gesteinsbohrmaschine, insbesondere für den untertägigen Bergbau, mit einer Bohrlafette, einem auf der Bohrlafette von einer Vorschubeinrichtung längsverschieblichen Drehbohrantrieb mit einer Abtriebswelle und einem damit drehfest verbundenen Adapter mit einem Gewindeende zur formschlüssigen Aufnahme von Bohrstangen mit einem entsprechenden Gegengewinde sowie mit einem von der Abtriebswelle mitgedrehten Spannkopf zur kraftschlüssigen Mitnahme von außen glatten Bohrstangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (9, 39) in Bohrrichtung (11) vor dem Spannkopf (18, 38) angeordnet ist, sein Gewindeende (12, 43) frei einsehbar über letzteren (18, 38) hinausragt und unabhängig vom Spannkopf (18, 38) über frei zugängliche Befestigungsschrauben (40) oder über eine frei zugängliche Fläche (13) zum Ansatz eines Schraubenschlüssels sowie ein achsparalleles Gewinde (10) lösbar an einem Teil (6, 41) der Abtriebswelle (4, 34) befestigt ist.

2. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (39) einen Ringflansch aufweist und mit diesem über Befestigungsschrauben (40) mit dem als Führungsring (41) für die Spannbacken (42) des Spannkopfes (38) ausgebildeten Vorderteil der Abtriebswelle (34) verbunden ist.

3. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (9) in Bohrrichtung (11) unmittelbar hinter seinem Gewindeende (12) zur Aufnahme von Bohrstangen (44) mit einer wenigstens gleichfalls über den Spannkopf (18) hinausragenden Fläche (13), insbesondere einer solchen in Form einer Verzahnung, zum Ansatz eines Schlüssels versehen ist und mit einem zweiten achsparallelen Gewinde (10) lösbar und drehfest mit einem Teil (6) der Abtriebswelle (4) verschraubt ist.

4. Gesteinsbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkopf (18, 38) mehrere an sich bekannte radial verschiebliche und darüber hinaus seitlich in Durchbrüchen der Abtriebswelle (4) geführte Spannbacken (19, 42) aufweist, die an ihrem Rücken (20, 46) mit Keilflächen (21, 47) zum Angriff der entsprechenden Gegenflächen (22, 48) eines Spannringes (23, 49) versehen sind, und daß der Spannring (23, 49) über ein Axiallager (24, 50) durch eine ringförmig um die Abtriebswelle (4, 34) in einem ebenfalls ringförmigen Hals (3, 33) des Drehbohrantriebsgehäuses (2, 32) angeordnete Spannkolben-Zylindereinheit (3, 26, 29, 51, 52) in Spannrichtung (11) verschiebbar ist.

5. Gesteinsbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (23, 49) des Spannkopfes (18, 38) in den Sektoren zwischen den Spannbacken (19, 42) Aufnahmeräume mit Rückholfedern (76) aufweist.

6. Gesteinsbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (39) gemeinsam mit dem Spannkopf (38) um einen durch Anschlagflächen (60) begrenzten Schiebeweg (S₂) gegenüber dem Drehbohrantriebsgehäuse (32) dadurch längsverschieblich ist, daß auch die Abtriebswelle (34) in einem Abtriebszahnrad (36) verschieblich gelagert ist und auf der Abtriebswelle (34) festmontierte Radial-Axiallager (54) mit ihren Außenringen (53) in einer im Hals (33) des Drehbohrantriebsgehäuses (32) zwischen Anschlagflächen (60) längsverschieblichen Schiebehülse (57) geführt sind, an der auch der Zylinder (52) der Spannkolben-Zylindereinheit (51, 52) befestigt oder abgestützt ist.

7. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehülse (57) allein oder gemeinsam mit dem Zylinder (52) und dem sie umgebenden Hals (33) des Drehbohrantriebsgehäuses (32) eine doppelt wirkende Differenzkolben-Zylindereinheit (52, 57) bildet, die durch Kanäle (61) im Hals (33) von einem Druckmedium beaufschlagbar ist.

8. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (39) nach seiner Abnahme von einem an den Vorderteil der Abtriebswelle (34) anschraubbaren Stirnring (62) ersetzbar ist, dessen Durchgangsbohrung (64) mindestens so groß wie die Durchgangsöffnung (65) zwischen den geöffneten Spannbacken (42) zum Durchschub einer außen glatten Bohrstange (44) ist.

9. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (39) bzw. der Stirnring (62) mit ihrer den Spannbacken (42) zugekehrten Fläche zugleich die vordere Führungsfläche für die Spannbacken (42) bilden.

10. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (39) und der Stirnring (62) von einem Zentrierring (63) umgeben sind, der seinerseits am Vorderteil der Abtriebswelle (34, 41) befestigt ist und daß dieser Zentrierring (63) die vordere Stirnseite der Spannbacken (42) in deren geöffneter Stellung teilweise überdeckt.

11. Gesteinsbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkopf (18) unverschieblich im Hals (3) des Drehbohrantriebsgehäuses (2) bzw. auf dem Vorderteil der Abtriebswelle (4) angeordnet ist und die Abtriebswelle (4) eine Innenverzahnung (5) oder Nutung aufweist, in der eine Schiebemuffe (6) dazu relativ unverdrehbar, zwischen zwei Anschlagflächen (14, 15) um einem Schiebeweg (S₁) längsverschieblich angeordnet und mit einem Gewinde (8) zur Aufnahme des Adapters (9) mit einem entsprechenden Gegengewinde (10) ausgerüstet ist.

12. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schiebemuffe (6) und der Abtriebswelle (4) mindestens eine Druckfeder (16) achsparallel angeordnet ist.

13. Gesteinsbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (39) eine zentrische Durchgangsbohrung zum Durchgriff eines Spülrohres (66) aufweist, dessen Dichthals (67) dem Schiebeweg (S₂) angepaßt und welches (66) entlang einer im Adapter (39) angeordneten Dichtung (68) verschieblich ist.

14. Gesteinsbohrmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülrohr (66) an seinem Außenumfang mit mindestens einem Vorsprung (71) versehen ist, der von einem mit dem Adapter (39) drehfest verbundenen, in seiner Länge dem Schiebeweg (S₂) angepaßten Finger (70) in Drehrichtung mitnehmbar ist.