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Gesteins-Drehbohrmaschine Zur Herstellung von Bohrlöchern in Gesteinen
finden in der Regel Bohrmaschinen Anwendung, die entweder drehend, stoßend oder
schlagend wirken. Während seither Drehbohrmaschinen durchweg nur in mildem Gestein,
wie Kohle, Salz u. dgl., erfolgreich eingesetzt werden konnten, da die dabei verwendeten
Schlangenbohrer einem verhältnismäßig raschen Verschleiß unterliegen, hat die Vervollkommnung
der Hartmetalltechnik im Bergbau in neuerer Zeit dazu geführt, mit Hilfe von hochwertigen
Hartmetallbohrkronen das drehende Bohren nun auch im harten Gestein zu ermöglichen.
Die mit Hartmetall bestückten Bohrschneiden werden zu diesem Zweck vornehmlich auswechselbar
auf besonderen Bohrstangen befestigt, die mit Hilfe von durch Druckluft oder elektrisch
angetriebenen Bohrmaschinen sowohl in Umdrehung versetzt als auch gleichzeitig in
Vorschubrichtung verschoben werden.
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Die bekannten Bohrmaschinen dieserArt arbeiten dabei entweder in der
Weise, daß die Maschine während des Bohrvorganges ortsfest an ihrem Platz verbleibt
und lediglich das Bohrgestänge verschoben wird, oder aber derart, daß die Maschine
zusammen mit dem Bohrgestänge entsprechend dem Fortgang der Bohrarbeit auf einem
Verschieberahmen vorwärts bewegt wird. Im ersten Fall wird die Bohrmaschine in einem
Abstand, der der Vorschublänge der Bohrstange entspricht, vor der Gesteinswand räumlich
stillstehend angeordnet, während der Vorschubmechanismus eine Binole oder ähnliche
Halteeinrichtung betätigt, in die das Bohrgestänge
gesteckt wird.
Dadurch ergibt sich zwar der Vorteil, daß sich infolge des Stillstandes der Maschine
deren Schwerpunkt mit fortschreitender Bohrtiefe nur unwesentlich verlagert; da
nur eine beschränkte Bohrtiefe ohne Bohrerwechsel möglich ist, ist auch die Knickgefahr
des Bohrgestänges gering und damit ein Verlaufen des Bohrloches weitgehend vermieden.
Nachteilig ist dafür aber der Umstand, daß die heute verlangten Sprenglochtiefen
von zwei Metern und darüber einen mehrmaligen zeitraubenden BohrgestängeNvechsel
erforderlich machen, wodurch der Wirkungsgrad der .Maschine ganz wesentlich herabgesetzt
wird.
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Die zur Vermeidung dieses Mangels entwickelten verschiebbaren Bohrmaschinen
ermöglichen es zwar, den Vorschub des Bohrgestänges sofort und ohne Unterbrechung
in der erforderlichen Bohrtiefe zu bewerkstelligen, indem die gesamte Maschine mit
dem Vorschuborgan auf einem Schlitten gelagert ist, der an einer Zahnstange entlang
bewegt wird, wobei die Länge des Vorschubweges und damit auch des Bohrgestänges
der Bohrlochtiefe entspricht. Dadurch wird ein Auswechseln des Bohrgestänges erspart
und das Bohrloch kann in seiner ganzen Tiefe in einem Arbeitsgang gebohrt werden.
Demgegenüber ergehen sich die Nachteile, daß das Bohrgestänge zu Beginn des Bohrvorganges
trotz Führung vor dem Bohrloch einer erheblichen Knickbeanspruchung ausgesetzt ist,
die häufig zu einer Beschädigung des Gestänges rührt und außerdem ein Verlaufen
des Bohrloches begünstigt. Weiterhin wirkt sich der Umstand, daß durch das Vorwärtsbewegen
der gesamten :Maschine eine laufende Schwerpunktverlagerung Bitttritt, sehr nachteilig
aus; insbesondere in den I' rillen, in denen die Maschine in einem entsprechendeii
Gestell oder einem Bohrwagen aufgehängt ist, kann diese Schwerpunktverlagerung leicht
zu Schwierigkeiten führen, die die einwandfreie und ordnungsgemäße Bohrarbeit nicht
unwesentlich beeinträchtigen.
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Gemäß vorliegender Erfindung werden diese Mängel und Unzulänglichkeiten
der bekannten Drehbohrmaschinen dadurch in überraschend einiacher und zuverlässiger
`'eise vermieden, daß das Bohrgestänge frei verschieblich mittig durch den während
des Bohrvorganges unmittelbar vor der Gesteinswand abgeordneten Antriebsmotor hindurchgeführt
ist. Durch eine derartige Ausgestaltung werden sowohl der zeitraubende Bohrerwechsel
als auch die Knickgefahr des Bohrgestänges zwischen 'Maschine und Bohrstelle völlig
vermieden, und es kann trotzdem das Bohrloch in seiner gesamten Tiefe auf einmal
gebohrt werden, ohne daß ein Verlaufen eintritt. Eine nennenswerte Schwerpunktverlagerung
findet während des Vorschubes des Bohrgestänges ebenfalls nicht statt, so daß die
Maschine ohne zusätzliche:'.1)stiitzungen o. dgl. in einem Stativ üblicher Art aufgehängt
werden kann. Die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine vereinigt somit in sich die
jeweiligen Vorteile der verschiedenen bekannten Vorrichtungen, ohne zugleich auch
deren Nachteile aufzuweisen, und zeichnet sich darüber hinaus noch durch eine außerordentlich
einfache und betriebssichere Bauweise aus.
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Im einzelnen wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß das Bohrgestänge
durch eine Hohlwelle des Antriebsinotors hindurchbewegt wird. Die Umlaufbewegung
des Antriebsmotors wird hierbei über ein Zwischengetriebe, dessen Antriebsritzel
vorteilhaft ebenfalls auf der @lotorhohlwelle sitzt, auf eine Mitnehmerbiichse übertragen,
die in der Regel atn vorderen Ende der Maschine angeordnet ist und das in ihr frei
verschiebbare Bohrgestänge zur Erzielung einer Drehbewegung formschlüssig umfaßt.
Zii diesem Zweck weist das Gestänge einen Querschnitt auf, der beispielsweise als
Vier- oder Sechskant die stetige Übertragung der Drehbewegung der Mitnehmerbüchse
ermöglicht und dabei gleichzeitig die ungehinderte Hinundherbew>eguiig cles Gestänges
gestattet.
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Der Gestängevorschub erfolgt in üblicher Weise durch einen in seiner
Drehrichtung umschaltbaren ':Motor, der zwei beiderseits des Bohrgestänges angeordnete,
zweckmäßig endlose Zugorgane, z. B. Kettentriebe, bewegt, in die ein Min rückwärtigen
Ende des Gestänges frei drehbar befestigtes -Mitnehmerglied eingreift. Das Gestänge
kann somit, je nach der Bewegungsrichtung, entweder durch den Antriebsmotor hindurch
nach vorn geschoben und dadurch der für das Bohren erforderliche Anpreßdruck erzeugt
werden, oder aber, nach dem Errei(2hen der gewünschten Bohrtiefe, wieder aus dem
Bohrloch herausgefahren werden. Gegebenenfalls kann das Mitnehmerglied zugleich
als Spülkopf für die Wasserspülung ausgebildet sein.
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Für die Dreh- sowie für die Vorschulbewegung des Bohrgestänges können
neben I)ruckltiftaggregateii auch Elektromotoren Verwendung finden. In diesem Fall
genügt in der Regel ein einzigerMotor, der sowohl die Dreh- als auch die Vorschulbewegung
des Bohrgestänges bewirkt, wobei letztere zweckmäßig durch Zwischenschatung eines
entsprechenden Getriebes finit Umkehrkupplung erreicht wird. je nach Lage des Falles
kann auch der eine -Motor mit Druckluftantrieb ausgestattet werden, und zwar wird
dies in der Regel der Vorschulmotor sein. während der zweite Motor, im allgemeinen
also T>i-ehltohrmotor, elektrischen Antrieb erhält.
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Um im Hinblick auf die in der lZegel nicht homogene Zusammensetzung
des zu erbohrenden Gesteines, das vielfach auch noch härtere Einschlüsse, wie beispielsweise
Quarz o. dgl., aufweist, eine Beschädigung der 1Martmetallbohrschneiden weitgehend
auszuschließen, werden bei der Verwendung von Elektromotoren als Dreh- und/oder
.'orschubmotoren zweckmäßig solche vorgesehen, deren Drehmoment bei infolge wachsender
Beanspruchung abnehmender Drehzahl im wesentlichen konstant bleibt. Auf diese `.'eise
kann ein Ausbrechen der Bohrschneiden auch bei ungewöhnlich hohem Widerstand während
der Bohrarbeiten praktisch gänzlich vermieden werden.
I)ie Zeichnung
veranschaulicht den Gegenstand der Ertitidung ali Hatid eines in schematischer Darstellung
wiedergegebenen Ausfiihrungsbeispieles, imd zwar zeigt .\lili. 1 einen Längsschnitt
durch eine Gesteins-I)rehbolirmascliine mit elektrischem Antrieb und _\lili. 2 eilten
um 9o° gedrehten Teilschnitt nach l.iliie A-3 von Abb. i.
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In dem Bohrmaschinengehäuse i ist der Drehbohrmotor 2 angeordnet,
dessen Läufer auf einer I lohlwelle 3 sitzt, durch die das eigentliche Bohrgestänge
4 mit der an seinem vorderen Ende befestigten Hartmetallböhrkrone 5 hindurchbewegt
werden kann. Auf der Hohlwelle 3 ist ferner das Ritzel 6 angebracht, das die Umlaufbewegung
des \lotors 2 über das Zwischengetriebe 7 auf die Mitnehmerbüchse 8 überträgt, die
das zu diesem Zweck Sechskantquerschliitt, bei 9 angedeutet, aufweisende, in der
Büchse 8 frei verschiebliche Gestänge 4 formschlüssig umfaßt und somit in Umdrehung
versetzt.
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Die Vorschubbewegung des Bohrgestänges wird durch den umkehrbaren
Motor io bewirkt, (her über ein l-litersetzungsvorgelege t t die beiden Kettenräder
12 antreibt. Am Ende des das Gestänge .4 umgebenden Schutzrohres 13 sind zwei weitere
Kettenräder 14 angeordnet; beide Räderpaare sind durch zwei endlose Kettentriebe
15 miteinander verbunden. Ili den ziehenden Trum jeder der beiden Ketten greift
ein am rückwärtigen Ende des Bohrgestänges 4 auf diesem frei beweglich gelagerter
Mitnehmer 1f> ein, so daß das Gestänge je nach der Treibrichtung des Motors io während
der Ltnlaufliew-eguiig durch die Hohlwelle 3 des \1<lt(irs 2 hilldttrcli vorwärts
oder, rückwärts ver->cliolleri wird. Dadurch kann der für (las Bohren erforderliche
Anpreßdruck erzeugt bzw. das Gestänge nach beendetem .Bohrvorgang wieder aus dem
Bohrloch ausgefahren werden. Die Maschine wird dabei unmittelbar vor der Gesteinswand
17 ;rufgestellt, so daß (las Bohrgestänge, dessen wirksame Länge der Bohrtiefe entspricht,
ohne Knickgefahr in einem "Lug in das Gestein eingeführt werden kann, ohne daß dabei
eine die genaue Bohrarbeit heeinträclitigen(le Schwerpunktverlagerung stattfindet.
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Das liolirtn2rschilieligeliiiuse r kann mittels der Äugen 18 in einem
Gelenkarmstativ aufgehängt werden und so bequem und in seiner Höhenlage parallel
zu sich verstellbar in jede gewünschte .\rbeitsstellung gebracht werden. Das Schutzrohr
13 wird in diesem Fall vorteilhaft zugleich als Hand-, fiihrung benutzt, um so die
richtige Einstellung zu erleichtern.
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Die Erfindung läßt sich sinngemäß in der ver->cliiedensten Weise verwirklichen
und ist nicht auf (las dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können <<\nordliulig,
Gestaltung und gegenseitige Giliw-irkulig der einzelnen Teile auch in jeder sonstigen
geeigneten Form gewählt werden und richten sich in erster Linie nach den jeweiligen
Besonderheiten des Einzelfalles. Beispielsweise kann die llitnelinierlüiclise auch
am Eintritt des Bohrgestänges in die Motorhohlwelle angebracht werden, ebenso wie
auch an Stelle eines profilierten Gestängequerschnittes eine runde Querschnittform
mit einer durchgehenden Nut treten kann, in die ein Keil der Mitnehmerbüchse gleitend
eingreift, und statt der Kettentriebe auch Spindeln o. dgl. Verschiebeglieder vorgesehen
sein können. Schließlich kann mit gleich vorteilhafter Wirkung das Bohrgestänge
gegebenenfalls auch unmittelbar seitlich neben dem Antriebsmotor angeordnet werden,
statt durch diesen in einer Hohlwelle hindurchzulaufen. An der Wirkungsweise der
Maschine wird dadurch nichts geändert, vielmehr wird auch in diesem Fall der zeitraubende
Bohrerwechsel ebenso vermieden wie die Knickgefahr des Gestänges zwischen Maschine
und Gesteinswand, und es tritt auch während des Vorschubes keine nennenswerte Schwerpunktverlagerung
auf.