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Haube zum Auffangen und Ableiten des Bohrstaubes beim Bohren im Gestein
Die Erfindung bezieht sich auf eine Haube zum Auffangen und Ableiten des Bohrstaubes
beim Bohren im Gestein, insbesondere bei nach oben gerichtetem Bohren, mit einer
allseitig nachgiebig am Bohrer anliegenden Dichtung am Durchtritt des Bohrers in
die Haube und gedichtetem Übergang zum Bohrloch.
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Die bekannten Hauben der vorgenannten Art kranken im wesentlichen
daran, daß die am Bohrer anliegende Dichtung am Durchtritt des Bohrers in die Haube
unzulänglich ist und das Austreten von Feinstaub während des Bohrens verbunden mit
den pendelnden und tanzenden Bewegungen des Bohrers nicht verhindert. Ist beispielsweise
als Dichtung eine elastische Scheibe vorgesehen, die mit ihrem Rand eingespannt
ist und eine mittlere Lochung zum Hindurchführen des Bohrers aufweist, dann liegt
die Scheibe lediglich mit dem Rand ihrer Durcblaßöffnung für den Bohrer mit ihrer
eigenen Elastizität am Bohrer an, ohne eine besondere Anpressung an den Bohrer zu
erfahren. Die Randeinspannung der Scheibe hebt in der Einspannstelle die Elastizität
der Scheibe auf. Tanzende Bewegungen des Bohrerschaftes und Winkelausschläge des
Bohrerschaftes in wechselnden Richtungen weiten die Durchlaßlochung der elastischen
Scheibe in der einen oder anderen Richtung auf, wobei die der Ausschlagrichtung
abgewandte Seite der Lochung bei nur durch ihre eigene Elastizität, ohne besondere
Anpressung anliegenden elastischen Scheiben eine erheblich verringerte Anlage erfährt
und bei größeren Winkelausschlägen sogar sich von dem durchgeführten Schaft abhebt,
so daß Luft mit dem unsichtbaren Feinststaub durch die Lochung der Scheibe entweicht.
Hinzu kommt noch, daß sich bei dem stoßenden Vorschub des Bohrers die elastische
Scheibe sich verlängernd
in das Innere des Rohres auswölbt, wodurch
die Anlage am Schaft gleichfalls verringert wird und die Dichtungsverhältnisse eine
weitere Verschlechterung erfahren. Durch den Verschleiß in der Durchführungsstelle
der Scheibe infolge des Vorschubes des Bohrers bzw. der hierbei entstehenden Reibung
verschlechtert sich die Anlage am Bohrer ständig mit der Folge, daß die Dichtung
in kurzer Zeit immer mangelhafter wird.
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Wird die Haube durch die Erweiterung eines auf das Saugende einer
Saugvorrichtung gesteckten Schlauches gebildet, welche mit einer Gummimanschette
den Bohrer an seinem unteren Ende umschließt, dann bestehen die vorerwähnten Nachteile
der Dichtung gleichfalls, wobei außerdem der zu einem Mundstück bzw. einer Haube
erweiterte elastische Schlauch keine vollkommene Dichtheit an der Gesteinsbrust
gewährleistet.
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Durch die Erfindung wird angestrebt, daß einerseits die Dichtung stets
fest am Bohrer anliegt und dessen tanzenden Bewegungen und Ausschlägen ohne Änderung
ihrer Anlage folgt, also mit dem Bohrer zusammen in allen Richtungen im Raum beweglich
ist, und daß andererseits diese Dichtung mit ihrer Stirnfläche über eine elastische
Dichtung an einer Schulter an der Bohrerdurchtrittsöffnung der Haube unter Druck
anliegt, so daß die tanzenden Bewegungen und Ausschläge, welche die am Bohrer fest
anliegende Dichtung mit dem Bohrer zusammen ausführt, die Abdichtung gegenüber dem
Bohrerdurchtritt der Haube nicht stören.
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Dementsprechend besteht nach der Erfindung die Dichtung aus einem
elastischen Hohlzylinder mit Längsabschnitten verschiedenen Außendurchmessers, deren
längerer Abschnitt geringeren Durchmessers gegen den Bohrerschaft radial verspannt
ist, und liegt die Gesamtdichtung mit ihrem der Gesteinsbrust zugekehrten kürzeren
Abschnitt größeren Durchmessers gegen eine die Bohrerdurchtrittsöffnung der Haube
umgebende Schulter unter zusätzlichem axialen Druck an. Bei dieser Anordnung kann
der Bohrer unabhängig von der Haube und ohne Beeinträchtigung der durch die Dichtung
gegebenen Dichtheit tanzen und pendeln; denn die dichtende elastische Anlage der
am Bohrer fest anliegenden Bohrerdichtung unter Druck an einer Schulterfläche an
der Haube verhindert das Entstehen von Undichtigkeiten durch Winkelausschläge und
läßt es zu, daß die den Bohrer umgebende Dic htung den Winkelausschlägen unter Vermeidung
größerer Ausweitungen nach der einen oder anderen Seite folgt. Die Praxis hat gezeigt,
daß die Bohrstaubhaube nach der Erfindung das Austreten von Feinststaub restlos
vermeidet und ein geeignetes Mittel ist, um den Feinststaub ohne Eintritt in die
Luft abzuführen und damit unschädlich zu machen.
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Das Dichtungsmittel kann in einer die Anpressungsdrücke ausübenden
Büchse auswechselbar untergebracht sein, wodurch sich ein Erneuern des Dichtungsmittels
leicht vornehmen läßt.
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Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Fig. r läßt das erste Ausführungsbeispiel im Längsschnitt gesehen
erkennen; Fig. 2 gibt den unteren Teil der Vorrichtung nach Fig. = im Querschnitt
wieder; Fig.3 zeigt einen Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel; Fig.
q. zeigt einen waagerechten Schnitt durch die die Dichtung enthaltende Büchse; Fig.
5 verdeutlicht eine Einsatzbüchse für unrunde Bohrer im Längsschnitt; Fig. 6 stellt
eine Draufsicht der Einsatzbüchse dar. Die Vorrichtung zum Auffangen und Ableiten
des Bohrstaubes besteht aus der Haube z, die mit einem Mundstück :z versehen ist
und mittels einer oder mehrerer Säulen 3 gegen die Gesteinsbrust q. gepreßt wird.
Das Mundstück ist mit einer Dichtung 5 aus Gummi versehen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. z und 2 ist die Haube z rohrförmig
ausgebildet. Im unteren Teil der Haube befindet sich die Durchführung und Abdichtung
des Bohrers 6. Die Bohrerdichtung besteht aus zwei Schalen 7 aus weichem Werkstoff,
so Gummi, Filz od. dgl., von denen jede in einer Lagerschale 8 liegt. Ein Federring
37 preßt die Lagerschalen mit den Dichtungslagen dicht an den Bohrerschaft, so daß
die Schalen 7 am Bohrerschaft fest anliegen. Gegebenenfalls kann an Stelle der beiden
Schalen 7 eine Gummibüchse verwandt sein, welche über den Bohrerschaft gestreift
ist. Oberhalb der Bohrerdichtung 7 ist eine Gummidichtung g vorgesehen, die über
den Bohrer geschoben ist und gegen die Ringschulter oder den Haubenboden ro dicht
anliegt. Die Anpressung gegen die Schulter ro erfolgt durch die Feder z=, welche
sich gegen den Deckel x2 abstützt. Die mit einer Flügelmutter ausgerüstete Schraube
13 hält den Deckel in der Schließlage.
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Die Haube z ist in einen Unterteil und einen Oberteil geteilt, von
denen letzterer das Mundstück 2 bildet. Beide Teile greifen hülsenartig ineinander
und sind mit gleichfalls ineinandergreifenden Außenkappen 1q. versehen, zwischen
welchen als elastisches Puffer die Schraubenfeder 15 angeordnet ist. Die Schrauben
16 der einen Kappe greifen in Schlitze 17
der anderen Kappe, so daß beide
Haubenteile gegeneinander verschoben werden können, ohne aber ganz auseinanderziehbar
zu sein.
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Während die allseitig elastisch gegen den Bohrerschaft gepreßten Dichtungsschalen
7 eine Bohrerdichtung bilden, die den Bohrerbewegungen nach allen Seiten folgen
kann, ohne daß sich die Pendelbewegungen auf die Haube übertragen, läßt die elastische
Verbindung des Unterteils mit dem Oberteil Axialbewegungen des Bohrers mit der Dichtung
zu, ohne daß diese Bewegungen sich auf den Oberteil übertragen und die Dichtung
an der Stützfläche oder Schulter zo und die dichte Anlage des Mundstücks an der
Gesteinsbrust beeinträchtigen.
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Der Staub kann trocken oder mit Wasser oder Schaum durch den Rohrstutzen
18 abgeführt werden. Falls eine Abführung mit Wasser oder Schaum bei der Verwendung
von Vollbohrern erfolgen soll, dann wird das Wasser oder der Schaum durch die Öffnung
r9 in die Haube eingeführt.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 bis 6 ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. z und 2
erheblich vereinfacht. Es besteht im wesentlichen
aus einem einfachen Topf als Haube i, dessen Boden mit einer Büchse 2o versehen
ist. Die Büchse enthält als Bohrerdichtung einen Gummischwamm 21, der gleichzeitig
zur Abdichtung der Durchführung des Bohrers in die Haube dient und an den zylindrischen
Teil der Büchse anvulkanisiert sein kann. Der Gummischwamm ist mit einer äußeren
Ringnut 22 versehen, in welcher ein Gummistreifen 23 vorgesehen ist. Im Oberteil
der Büchse kann auch noch ein Schulterring vorgesehen sein, der oberhalb der Ringnut
in den Gummischwamm eingreift und als dichtendes Widerlager für die Anpressungsluft
dient. Über den Stutzen 24 an der Büchse 2o wird die Ringnut an eine Preßluftquelle
angeschlossen. Es läßt sich auch in die Ringnut ein Gummischlauch einlegen, dessen
eines Ende in den Stutzen 24 mündet und dessen anderes Ende dort abschließt. In
diesem Falle erübrigt sich ein Anvulkanisieren des Gummischwammes oder ein Schulterring.
Die Preßluft preßt den Gummischwamm gegen den Bohrer 6 und gegen die Innenseiten
der Büchsenstirnflächen, von denen die obere 25 das Widerlager der Dichtung an der
Haube bildet. Infolge der Beschaffenheit des Gummischwammes kann der Bohrer sowohl
Pendelbewegungen als auch axiale Tanzbewegungen ausführen, ohne daß sich diese Bewegungen
auf die Haube übertragen oder die Dichtung am Bohrerschaft und am Widerlager beeinträchtigen.
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Die Dichtung 5 der Haube gegen die Gesteinsbrust besteht bei diesem
Ausführungsbeispiel gleichfalls aus Gummischwamm und wird zusätzlich mit Preßluft
gegen die Gesteinsbrust gepreßt, zu welchem Zweck der Gummischwamm ebenfalls eine
äußere Ringnut 26 mit eingesetztem Gummistreifen 27 aufweist, die über den Stutzen
28 an die Preßluftquelle angeschlossen ist.
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Die Büchse 2o ist axial geteilt, wobei die Teile durch ein Scharnier
29 miteinander verbunden sind. Auf der dem Scharnier gegenüberliegenden Seite ist
der Verschluß 30 vorgesehen. Der Gummischwamm ist einseitig in der Höhe durchgeschnitten,
so daß auch er um den Bohrer gelegt werden kann.
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Falls Bohrer unrunden Querschnitts, z. B. flachen Querschnitts, Verwendung
finden sollen, wird eine Einsatzbüchse 31 um den Bohrer gelegt. Die Büchse hat einen
Querschnitt runder Außenform. Die Innenform des Querschnitts ist dem Bohrer angepaßt.
Eine weiche innere Ausfütterung 32 läßt ein dichtes Anlegen an den Bohrer zu. Ein
genaues Zusammensetzen der Büchse wird durch die in Lochungen der einen Büchsenhälfte
eingreifenden Stifte 38 der anderen Büchsenhälfte gewährleistet. Der Oberteil der
Büchse ist mit einem Bund 33 ausgerüstet, um die Büchse im Dichtungsschwamm zurückzuhalten.
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Zum Ableiten des Bohrstaubes durch den Rohrstutzen 18 ist der Haubenboden
34 nach der Ableitungssteile zu geneigt. In die Bodenöffnung 35 kann ein Gummischwamm
eingelegt sein, um zu verhüten, daß sich die Öffnung mit Bohrstaub vollsetzt. Etwaiges
Wasser oder Schaum zur Staubableitung kann durch den Stutzen 39 eingeführt werden.
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Die Pendelbewegung des Bohrers beim Bohren ist durch die strichpunktierten
Linien 36 angedeutet. Zur Erleichterung der Drehbarkeit des Bohrers in der Dichtung
kann der Bohrer eine Schmierung erfahren, die dadurch erreicht sein kann, daß der
Gummischwamm an seiner gegen den Bohrer liegenden Fläche mit Graphit durchsetzt
ist oder daß der Bohrer vor Eintritt in die Dichtung zwischen Schalen hindurchgeführt
ist, die mit einer Paraffin- oder Wachseinlage versehen, die Gleitfähigkeit des
Bohrers erhöhen, indem sie ihm einen feinen Wachsüberzug geben. Beim Bohrer mit
Wasserspülung wirkt das Wasser als Schmierung. Es können auch in dem Dichtungskörper
Schalen aus mit Graphit durchsetztem Filz eingesetzt sein.
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Der obere Haubenrand kann auch mit Abstandsstiften 40 versehen sein,
welche das Anschieben der Haube gegen die Gesteinsbrust über die Säule 3 begrenzen.
Die Anpressung der Gummidichtung wird nach dem Anschieben über die Säulen 3 durch
Preßluft vorgenommen. In Fig. 3 sind die Stifte 40 gestrichelt angedeutet.