DE809182C - Bohr-Vorschubvorrichtung fuer Gesteinsdrehbohrer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gesteinsdrehbohrer, insbesondere solche zum Bohren verhältnismäßig harten Gesteins.

Gesteinsdrehbohrer sind in vieler Hinsicht vorteilhafter als Perkussionsbohrer, sie haben jedoch den wesentlichen Nachteil, daß der erforderliche Nachschubdruck größer ist, als er von einem oder _v zwei Bedienungsleuten, die den Bohrer halten, ausgeübt werden kann. Infolgedessen greift man zu ίο mechanischen Nachschubvorrichtungen, die aber den Nachteil haben, daß zur Aufnahme des Rückdruckes besondere Haltevorrichtungen erforderlich sind.

Das Hauptziel der Erfindung ist es, den Rückdruck auf einfache Art aufzufangen, indem die zu bohrende Gesteinsfläche selbst zu seiner Aufnahme ausgenützt wird, und die dazu erforderlichen Verankerungsvorrichtungen zu schaffen.

Gemäß der Erfindung umfaßt die Nachschubvorrichtung für Gesteinsdrehbohrer einen hohlen, an ao der Gesteinsfläche anzubringenden Ankerstöpsel sowie einen damit und mit dem Bohrer verbundenen Vorschubmechanismus zum Vorwärtstreiben der Bohrerspitze und der Bohrstange, die durch den Ankerstöpsel gehen, in die Gesteinsfläche.

Bei einer bevorzugten Art der Befestigung des

Ankerstöpsels wird die Gesteinsfläche anfänglich in verhältnismäßig geringer Tiefe angebohrt, so daß sich ein Loch mit etwas größerem Durchmesser als das zu bohrende Loch bildet.-In,dieses Anfangsloch wird der hohle Stöpsel oder ein daran befestigter Stutzen eingetrieben, der sich an der Wand des Bohrloches abstützt und die normale Bohrlast aufnehmen kann. Der Bohrer und die Bohrstange werden zum fortlauf enden Bohren des Hauptloches durch ίο den Stutzen geführt, wobei eine Nachschubvorrichtung in Verbindung mit dem Gesteinsbohrer und dem Ankerstöpsel vorgesehen ist, um Bohrer und Bohrstange im Gestein voranzutreiben.

Der Ankerstöpsel kann dadurch befestigt werden, daß der Stutzen als Gewindeschiieider ausgebildet ist und sich so seinen eigenen Halt in dem Anfangsbohrloch schneiden kann, während der Ankerstöpsel eingeschraubt wird. Diese Möglichkeit empfiehlt sich bei festem Gestein nicht übermäßig schmirgelnder Art.

Eine weitere Befestigungsart mit allgemeinerer Anwendungsmöglichkeit, die keine zu große Genauigkeit des Durchmessers des Anfangsbohrloches voraussetzt, besteht in einem einfachen, zylin- 2$ drischen Stutzen mit einer Anzahl Sperrgliedern am Fußende, die in geeigneter Weiee nach außen gespreizt werden können und die Seitenflächen des Anfangsbohrloches fassend

Im allgemeinen läßt sich der Nachschub des Bohrers am besten dadurch bewerkstelligen, daß ein Gewindegang verhältnismäßig geringer Steigung am Umfang des Schneckenganges der Bohrstange geschaffen und ein festes Glied, z. B. eine Vorschubmutter, am Einlaß des Loches vorgesehen ist, durch das die zerschnittenen Gewindegänge auf der Schnecke sich beim Drehen des Bohrers vorwärtsarbeiten.

Die Vorschubmutter kann im Verhältnis zum Ankerstöpsel feststehen, wenn verhältnismäßig weiches Gestein, wie z. B. Kohle, -gebohrt werden soll. Für hartes Gestein kann die durch die Steigung des Schraubengewindes in der Vorschubmutter bestimmte Vorschubgeschwindigkeit zu groß sein. Unter diesen Verhältnissen kann ein Ankerstöpsel mit drehbarer Vorschubmutter verwendet werden, wobei eine regelbare Reibungskupplung zwischen Vorschubmutter und Ankerstöpsel eingeschaltet ist. Nachlassen und Eingreifen der Kupplung können dann entsprechend der gewünschten Vorschubgeschwindigkeit geregelt werden.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung erläutert, und zwar zeigt

Fig. ι einen handgehaltenen, mechanisch angetriebenen Bohrer, dessen Bohrstange durch einen Ankerstöpsel in der Gesteinsfläche hindurchragt,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Ankerstöpsels nach Fig. ι in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen Längsmittelschnitt des Ankerstöpsels nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer abgeänderten Form des in der Gesteinsfläche befestigten Ankerstöpsels, Fig. 5 einen Längsmittelschnitt des Ankerstöpsels nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer anderen Form von Ankerstöpsel und Vorschubmechanismus,

Fig. 7 einen Längsmittelschnitt des Ankerstöpsels nach Fig. 6 mit hindurchgeführter Bohrstange und Bohrer, und

Fig. 8 einen Querschnitt nach Linie VIII-VIII von Fig. 7.

In Fig. i, 2 und 3 besteht der Ankerstöpsel 10 im wesentlichen aus einem Stutzenteil 11, auf den eine Buchse 12 teils aufgeklemmt, teils aufgeschraubt ist. Der Stutzen 11 und die Buchse 12 werden zusammen in ein vorgebohrtes Loch 14 in der Ge-Steinsfläche 13 eingesetzt. Das Loch 14 kann durch einen handgehaltenen Bohrer, wie z. B. den Bohrer. 15 in Fig. i, gebohrt sein, wobei eine Bohrspitze etwas größeren Durchmessers als die Bohrspitze 16 zum Bohren des Hauptbohrloches 17 verwendet ist. Das Anfangsloch 14 wird auf etwas größere Tiefe gebohrt als die Länge des Stutzens 11, die über den sechseckigen Fuß 18 der Buchse 12 hinaus in das Loch ragt. Der Vorderteil des Stutzens 11, der über die Buchse 12 hinausragt, ist mit vier Längsschlitzen 19 versehen, in denen Sperrglieder 20 auf Querzapfen 21 in Stutzen 11 untergebracht sind.

Der Stutzen 11 hat einen vergrößerten zylindrischen Kopf 22 mit einander gegenüberliegenden Querschlitzen 23, welche Nasen 24 am Vorderende der Halbmuttern 25 aufnehmen. Diese Halbmuttern 25 sind am Kopf 22 des Stutzens auf Zapfen 26 drehbar befestigt. Die Zapfen 26 sind quer am Kopf 22 beiderseits der Schlitze 23 befestigt und gehen durch die Nasen 24 an den Halbmuttern 25. Am Rückende jeder Halbmutter 25 ist ein Zapfen 27 eingesetzt, der radial hervorragt und in je einem L-förmigen Schlitz 28 in einem Schließring 29 in der Art eines Bajonettverschlusses eingreift. Der Schließring 29 kann von den Halbmuttern 25 abge- _JOo zogen werden, wie als 29' im Schnitt dargestellt, so daß die Halbmuttern 25 nach außen in die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Lage 25' geklappt werden können. Ist der Schließring 29 über die Halbmuttern 25 gezogen, so hält er sie konzentrisch mit dem Stutzen 11.

Die Innenbohrung der Halbmuttern 25 hat geringeren Durchmesser als die des Stutzens 11 und ist über ihre ganze Länge mit einem Gewinde 30 versehen. Die Bohrstange 31 im Bohrer 15 (Fig. 1) no hat zerschnittene Gewindegänge auf der Außenfläche der Bohrstangenschnecke 32 mit gleicher Steigung wie die Gewinde 30 in den Halbmuttern. Das zerschnittene Gewinde auf der Bohrstange 31 ist vergrößert in Fig. 7 dargestellt und mit 33 bezeichnet. n₅ Die gleiche Bohrstange kann in Verbindung mit allen verschiedenen, in der Zeichnung dargestellten Ankerstöpseln verwendet werden.

Zum Gebrauch wird der Ankerstöpsel 10 in das Anfangsbohrloch eingesetzt und die Buchse 12 ge- lao dreht, während der Stutzen 11 stationär gehalten wird, so daß die Vorderfläche der Buchse 12 die Spreizglieder nach außen in die Lage 20' zwingt, wo sie die Wand des Anfangsbohrloches 14 fassen. Der Schließring 29 wird darauf abgezogen und iss einstweilen auf der Bohrstange 31 abgelegt. Der

Bohrer 15 wird nunmehr an die Gesteinsfläche angesetzt, wobei die Bohrstange 31 und die Bohrspitze 16 zum Bohren des Hauptloches durch den Stutzen Ii hindurchgeführt sind. Die Halbmuttern 25 werden nunmehr über den zerschnittenen Gewindegängen 33 der Bohrstange 31 geschlossen, um eine Schraubverbindung zwischen dem Ankerstopsel 10 und der Bohrstange 31 zu bewirken, und der Schließring wird über die Halbmuttern 25 gezogen. Beim Betrieb des Bohrers 15 dreht sich die Bohrstange 31 mit der Bohrspitze und beißt in das Gestein 13 mit einer Geschwindigkeit, die von der Steigung des Gewindes 30 auf den Halbmuttern 25 abhängig ist.

Die von der Bohrspitze 16 geschnittenen Bohrabfälle werden in bekannter Weise durch den Schneckengang der Bohrstange 31 nach außen befördert. Eine öffnung 34 in der Unterseite des Stutzenkopfes 22 läßt den Bohrstaub vor der Ge-Steinsfläche zu Boden fallen. Wenn sich zuviel losgebohrtes Gestein anhäuft, kann das Bohrloch 17 jederzeit durch Aufklappen der Halbmuttern 25 und Zurückziehen des Bohrers 15 gereinigt werden. Wenn das Bohrloch 17 zu der von der Länge der Bohrstange 31 bestimmten größtmöglichen Tiefe gebohrt ist, kann die Bohrstange 31 gegen eine längere Stange zum Weiterbohren ausgetauscht werden, jedoch braucht diese längere Stange kein zerschnittenes Gewinde auf dem Schneckengang der ganzen Stangenlänge zu haben, da ein erheblicher Teil der Bohrstangenlänge beim Einsatz in die Gesteinsfläche über die Halbmuttern 25 hinausragt.

Wenn das Bohrloch 17 bis zur erforderlichen Tiefe getrieben worden ist, kann der Ankerstopsel 10 durch Rückschrauben der Buchse 12 zum Kopf 22 des Stutzens 11 zu entfernt werden, so daß die Sperrglieder 20 freigesetzt werden und das Lockern und Herausziehen des Ankerstöpsels 10 zulassen.

Der beschriebene Ankerstopsel mit sich spreizenden Sperrgliedern kann zum Bohren verschiedener Gesteinsarten verwendet werden, insbesondere für leicht zerbröckelndes Gestein. Für festes, nicht zu stark schmirgelndes Gestein kann die in Fig. 4 und 5 dargestellte Ankerstöpselform mit Vorteil verwendet werden. Dieser Stöpsel verwendet die gleichen drehbaren Halbmuttern 25 und den gleichen Schließring 29, aber der Stutzen 35 ist etwas kürzer als der Stutzen 11 im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel und mit Außengewinde 36 versehen, um den Stöpsel unmittelbar in der Wand des Anfangsbohrloches 37 zu befestigen. Das Loch 37 ist von entsprechend geringerer Tiefe. Längsnuten 38 sind in das Gewinde auf dem Stutzen 35 eingeschnitten, so daß der Stutzen als Gewindeschneider dienen und sich selbst einen Halt in der Wand des Bohrloches schneiden kann. Das Bohrloch muß natürlich auf einen etwas geringeren Durchmesser als den des Stutzens 35 gebohrt sein. Obwohl das in den Fels geschnittene Gewinde, je nach der Gesteinsart, nicht voll ausgebildet sein wird, werden sich genügend haltbare Gänge bilden, um den Rückdruck der sich in den Halbmuttern 25 drehenden Bohrstange 31 aufzunehmen.

In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Halbmuttern 25 stationär, so daß der Bohrnachschub direkt proportional der Drehgeschwindigkeit ist. Ist eine geringere Vorschubgeschwindigkeit erwünscht, z. B. in hartem Felsen, so ,kann der in Fig. 6, 7 und 8 dargestellte Ankerstopsel zur Anwendung kommen. Dabei sind die Halbmuttern 25 mit einem Stutzen 39 der vorbeschriebenen Art durch eine Rutschkupplung verbunden,. Der Kopf, des Stutzens 39 hat einen Flansch 40, an den ein geflanschtes Gehäuse 41 angebolzt ist. In dem Gehäuse 41 befindet sich ein geteiltes Kupplungsband 42 mit seitlich hervorragenden Nasen 43 an der Teilstelle, zwischen die eine das Kupplungsband 42 aufspreizende Feder 44 eingeschaltet ist. Das Gehäuse 41 hat eine seitliche Nase 45, in der ein Schraubbolzen 46 arbeitet, um die Nasen 43 am Kupplungsband je nach der Lage des Bolzens 46 zusammenzupressen. Eine geriffelte Mutter 47 ist am Bolzen 46 zu dessen Regelung von Hand befestigt. Das Kupplungsband 42 umgibt eine Buchse 48, die an einer Trommel 49 mittels Schrauben 50 befestigt ist. Die Trommel 49 weist Schlitze 51 auf, in die die Nasen 24 an den Halbmuttern 25 angreifen. Die Halbmuttern 25 sind durch die Drehzapfen 26 mit der Trommel 49 verbunden. Da der Rückdruck der Bohrstange 31 dahin wirkt, die Trommel 49 vom Gehäuse 41 zu trennen, ist ein Drucklager 53 an einem Innenflansch 54 des Gehäuses 41 angebracht und wird durch eine Umbördelung der Buchse 48 auf der Trommel 49 gehalten.

Bei dieser Vorrichtung können die Halbmuttern 25 und die Trommel 49 bis zu einem gewissen Grade mit der Bohrstange 31 herumgezogen werden, je nach der Einstellung des Rutschkupplungsbandes 42. Soweit die Trommel 49 mit der Bohrstange 31 χ₀₀ umläuft, wird der Vorschub des Bohrers entsprechend dem Maß des Schlupfes verringert.

Läuft der Bohrer bei durch Drehen der geriffelten Mutter 47 ausgerückter Kupplung um, so hat er überhaupt keinen Vorschub. Beim Anziehen des χ₀₅ Kupplungsbandes 42 wächst der Widerstand gegen den Umlauf der Trommel 49, und der Bohrer rückt beim Schneiden in den Stein 13 entsprechend vor. Je mehr das Kupplungsband 42 angezogen wird, desto mehr vergrößert sich der Zug auf die Trommel beim Vorschub der Bohrstange, bevor der Schlupf einsetzt.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Bohr-Vorschubvorrichtung für Gesteinsdrehbohrer mit einer Haltevorrichtung für den Bohrer und einem mit dem Bohrer und seiner Haltevorrichtung verbundenen Vorschubmechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung aus einem hohlen Stöpsel (10) mit einer Verankerungsvorrichtung besteht, durch die der Stöpsel (10) in der Gesteinsfläche (13) zu befestigen ist, während ein Schraubvorschub für den Bohrer mittels Schraubgewinden (30) in einer mit dem Hohlstöpsel (10) gleichachsigen Vorschubmutter (25) und mittels eines zer-

   schnittenen Gewindes (33) auf dem Umfang der Bohrstangenschnecke (32) vorgesehen ist, so daß die Bohrstange (31) mit der Vorschubmutter (25) in Eingriff steht und/ durch den Hohlstöpsel (10) bei ihrem Drehen gegen die Gesteinsfläche (13) bewegbar ist.

   2. Bohr-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsvorrichtung aus einem Stutzenteil (11) des Hohlstöpsels (10) besteht, der in ein verhältnismäßig kurzes Anfangsbohrloch (14) in der Gesteinsfläche (13) eingesetzt und gesichert ist, wobei der Durchmesser des Anfangsbohrloches (14) etwas größer als der des zu bohrenden Hauptloches (17) ist, so daß die Bohrspitze (16) und -stange (21) zum Bohren des Hauptloches (17) frei durch den Stutzen (11) führbar sind.

   3. Bohr-Vorschubvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlstöpsel (10) zwischen dem Stutzenteil (11) und der Vorschubmutter (25) eine Öffnung (34) angeordnet ist, die zur Abführung des anfallenden Bohrkleins vorgesehen ist.

   4. Bohr-Vorschubvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorderende des Stutzenteils (11) ein oder mehrere Sperrglieder (20) angeordnet sind und zur Bewegung der Sperrglieder (20) nach außen zum Fassen der Seitenflächen des Anfangsbohrloches

   (14) und Sichern des Hohlstöpsels (10) gegen den Rückdrück der Bohrstange (31) ein Klemmglied (12) auf dem Stutzenteil (11) vorgesehen ist.

   5. Bohr-Vorschubvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzenteil (11) als Gewindeschneider zum Schneiden seines eigenen Halts im Anfangsbohrloch (14) beim Einschrauben des Hohlstöpsels (10) ausgebildet ist.

   6. Bohr-Vorschubvorrichtung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubmutter (25) im Verhältnis zum Hohlstöpsel (10) drehbar und eine nachstellbare Reibungskupplung zwischen Vorschubmutter und Verankerungsvorrichtung eingeschaltet ist, durch die die Vorschubgeschwindigkeit unter die durch die Drehgeschwindigkeit der Bohrstange (31) und die Steigung des Schraubvorschubs bestimmte Geschwindigkeit herabsetzbar ist.

   7. Bohr-Vorschubvorrichtung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubmutter (25) geteilt ist und die Teile durch Drehzapfen (26) mit dem Hohlstöpsel verbunden sind, wobei sie entweder zum Eingriff mit der Bohrstange zusammenschließbar oder zum Einsatz oder Rückzug der Bohrstange aufklappbar sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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