DEP0026657DA - Großlochdrehbohrmaschine, insbesondere für den Untertagebetrieb - Google Patents

Description

Im Bergbau, insbesondere im Kohlenbergbau, ist in der letzten Zeit das Bedürfnis aufgetreten, von untertage aus Bohrungen bis zu einer Teufe von 100 m und mehr und einem Durchmesser von etwa 100 mm herzustellen, um mit Hilfe dieser Bohrungen beispielsweise die Gewinnung von Methangas zu betreiben, Flöze zu entgasen oder auch Vorbohrungen für Hauptschächte, Aufbrüche und Einbrüche für Gesteinsstrecken zu schaffen. Häufig müssen derartige Bohrungen auch als reine Untersuchungsbohrungen durchgeführt werden.

Bei den bisher für diesen Zweck gebräuchlichen Bohreinrichtungen war die Anordnung derart getroffen, dass der eigentliche Antriebsmotor unabhängig ausserhalb des Bohrgestelles angeordnet war und seine Bewegung durch Riemen auf eine Kurbel oder Riemenscheibe übertrug, von der aus ein Arbeitsrohr mit Schrauben- oder Kegelrädern in Drehung versetzt wurde, das das eigentliche Bohrgestänge trug. Der Vorschub des Bohrgestänges wurde dadurch erreicht, dass das Arbeitsrohr durch ein auf eine Zahnstange oder Laschenkette wirkendes Hebelgewicht vorgeschoben wurde. Diese bekannten Einrichtungen haben sich insofern als ausserordentlich nachteilig erwiesen, als sie insbesondere hinsichtlich ihrer Handlichkeit und Gewicht den Anforderungen des Untertagebetriebes in keiner Weise Rechnung trugen. Ferner war bei ihnen die reine Bohrleistung schon deshalb verhältnismässig gering, weil ihre Gesamtanordnung nur einen beschränkten Vorschubweg zuliess, nach dessen Zurücklegung eine Unterbrechung der Bohrarbeit und ein erneutes Festklemmen des Bohrgestänges im Arbeitsrohr notwendig wurde.

Die Erfindung betrifft eine Grosslochdrehbohrmaschine, insbesondere für den Untertagebetrieb, mit einem von dem Bohrmotor gesondert angeordneten Vorschubantrieb für das Gestänge und besteht zur Beseitigung der geschilderten Nachteile im wesentlichen darin, dass der Bohrmotor auf einem Grundrahmen in Richtung der Bohrachse verschiebbar angeordnet ist. Vorteilhaft wird dabei der Bohrmotor mit dem Gestänge in der Ebene der Bohrachse durch unmittelbare Kupplung verbunden.

Bei einer derartigen Einrichtung überträgt der Bohrmotor die Drehbewegung unmittelbar auf das Gestänge und wird während des Bohrens auf dem Grundrahmen entsprechend dem Bohrfortschritt verschoben. Der Vorschub des Bohrmotors kann dabei beispielsweise durch hydraulische Kolben oder auch in besonders vorteilhafter Weise durch einen auf dem Grundrahmen gleichfalls verschiebbaren und mit diesem beispielsweise durch Zahneingriff verbundenen Vorschubmotor erfolgen. Zwischen Vorschubmotor und den am Grundrahmen angeordneten Widerlager, bei Zahnstange-Vorschub beispielsweise dem auf die Zahnstange wirkenden Ritzel, wird zweckmässig ein Untersetzungsgetriebe eingeschaltet, wodurch der wesentliche Vorteil erreicht wird, dass sich der Bohrdruck je nach den Erfordernissen des zu bohrenden Gesteins in weiten Grenzen elastisch regeln lässt und dem Bohrfortschritt ständig folgend, stetig in der erforderlichen Höhe aufrecht erhalten lässt. Länge des Grundrahmens bzw. Vorschubweg können dabei derart bemessen werden, dass die eigentliche Bohrarbeit nur zum Nachsetzen einer Bohrgestängeeinheit unterbrochen zu werden braucht.

Im einzelnen können gemäss der Erfindung der Bohrmotor und der Vorschubmotor auf einem gemeinsamen Schlitten auf dem Grundrahmen verschiebbar sein, und es kann zweckmässig sein, den Grundrahmen an seinem Ende im Abstand der Gestängelänge mit einer Führung für das Bohrgestänge zu versehen. Vorteilhaft ist am Ende des Grundrahmens ein in die Gestängebahn einschiebbarer Gestängeschlüssel und in gleicher Weise eine Halteklaue für das Gestänge angeordnet. Hierdurch wird das An- und Abkuppeln der Gestängeeinheiten mittels des Bohrmotors, der vorteilhaft umsteuerbar ausgebildet ist, erleichtert und das Gestänge während dieser Arbeiten im Bohrloch zurückgehalten. Halteklaue und Gestängeschlüssel können zweckmässig in einem einzigen Werkzeug vereinigt sein.

Es ist zwar schon bei Drehbohrmaschinen zur Herstellung von Sprenglöchern bekannt, den Bohrmotor auf einem Schlitten verschiebbar anzuordnen, welcher in der Regel gleichzeitig als Vorschubspindel für seinen Vorschub ausgebildet war. Derartige Drehbohrmaschinen waren jedoch für die Herstellung von Grossbohrlöchern in keiner Weise geeignet und hierfür schon insofern unbrauchbar, weil bei ihnen Bauart und Anordnung des Führungsschlittens, sowie Betätigung des Vorschubes von Hand nicht den für die Durchführung von Bohrarbeiten hoher Leistung erforderlichen Bohrdruck zu erreicht und aufrecht zu erhalten gestattete.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert ist. Es zeigt:

Figur 1 eine Bohrmaschine gemäss der Erfindung in Seitenansicht und teilweisem Schnitt,

Figur 2 in Draufsicht und

Figur 3 eine weitere Draufsicht in ausgefahrener Stellung des Bohrmotors.

Auf dem Grundrahmen 1 sind auf einem gemeinsamen Schlitten 2 ein beispielsweise als umsteuerbarer Zahnradmotor mit Pressluftantrieb ausgebildeter Bohrmotor 3 und der Vorschubmotor 4 verschiebbar angeordnet. Der Bohrmotor 3 liegt in Richtung der Bohrachse und ist mit dem Gestänge 5 unmittelbar gekuppelt, während der Vorschubmotor 4 in eine am Grundrahmen 1 befestigte Zahnstangenführung 6 eingreift. Im Abstand der Länge einer Gestängeeinheit ist am Grundrahmen auf einem ausladenden Arm 7 eine in die Bahn des Gestänges 5 einschwenkbare Halteklaue 8 angeordnet, welche in eine Nut der einzelnen Gestängeeinheiten eingreift und so das Gestänge beim Gestängewechsel im Bohrloch zurückhält. Mit der Halteklaue 8 ist ein Gestängeschlüssel 9 zu einem Werkzeug vereinigt, welcher beim Einschwenken dieses Werkzeuges mittels des Handhebels 10 die Kupplungsmuffen 11 der Bohrstange umgreift. Mit Hilfe des Gestängeschlüssels 9 kann also das An- und Abschrauben des Bohrgestänges durch den Bohrmotor 3 durchgeführt werden. Der Bohrmotor 3 kann zu diesem Zweck vorteilhaft als umsteuerbarer Motor ausgebildet sein oder es kann ein Wechsel seiner Drehrichtung durch ein geeignetes Umkehrgetriebe erreicht werden. Drehzahl des Bohrmotors sowie der durch den Vorschubmotor 4 erzeugte Bohrdruck können in weitesten Grenzen je nach den Anforderungen des zu durchbohrenden Gesteins geregelt werden. Zwischen dem auf die Zahnstange 6 wirkenden Ritzel und dem Vorschubmotor ist ein Untersetzungsgetriebe angeordnet, welches die Drehzahl des Vorschubmotors in einem hohen Verhältnis untersetzt und so eine elastische Regelung des Bohrdruckes und ein stetiges Aufrechterhalten seiner Höhe gewährleistet. Mit 15 ist das Getriebe des Bohrmotors bezeichnet, an dem mittels des Handhebels 16 die Regelung der Drehzahl des Bohrmotors in beispielsweise zwei Stufen erfolgen kann. Ausserdem kann die Drehzahl durch Drosselung der Pressluftzufuhr zum Bohrmotor 3 noch weiterhin geregelt werden. Ein Handhebel ermöglicht es, die Drehrichtung des Bohrmotors umzukehren, während ein Wechsel der Vorschubrichtung des Vorschubmotors dadurch erfolgen kann, dass entweder die Zuführungsleitung 19 oder die Zuführungsleitung 20 zum Vorschubmotor 4 mit Pressluft beaufschlagt wird.

Mit 12 ist ein Spülkopf bezeichnet, welcher mit dem Anschluss für die Zuführung der Spülung und mit einem weiteren Anschluss ausgestattet ist, welche es ermöglicht, insbesondere bei ansteigendem Bohren die Spülung beim Gestängewechsel oder bei Auszug des Gestänges gesondert abzulassen. Die Anschlüsse 13 und 14 sind durch die Hähne 21 und 22 gesteuert.

Mit Hilfe des Spülkopfes 12 wird die Spülung durch das hohle Bohrgestänge 5 bis zur Bohrkrone im Bohrlochtiefsten geleitet, um dort einmal die Bohrschneiden zu kühlen und dann den Transport des Bohrkleins aus dem Bohrloch zu übernehmen. Anstelle von Spülwasser oder Spülung kann - beispielsweise bei Erzbohrungen - dem Spülkopf 12 auch Pressluft zugeführt werden.

Ohne dass die Erfindung auf diese praktischen Bemessungen im einzelnen begrenzt ist, sei zur näheren Erläuterung erwähnt, dass eine Einrichtung nach der Erfindung sich als für alle bisherigen Verhältnisse sehr leistungsfähig erwiesen hat, bei welcher der Bohrmotor 3 so ausgestaltet war, dass er bei 4 Atü Pressluftdruck eine Leistung von 6 PS entwickelte. Durch die Umschaltmöglichkeit der Getriebedrehzahl von beispielsweise 120 bis 300 Umläufen pro Minute und die Drosselregelung ist bei einer Drehzahl von beispielsweise 100 bis 300 Umläufen pro Minute im allgemeinen eine ausreichende Anpassung der

Drehzahl an das zu bohrende Gestein möglich. Das Untersetzungsgetriebe des Vorschubmotors kann zweckmässig so gewählt sein, dass es die Umfangsgeschwindigkeit des Vorschubmotors, bzw. des Ritzels mit austretendem Wellenstumpf im Verhältnis von 1 zu 200 bis 1 zu 300 im Vergleich zu der Motorendrehzahl untersetzt. Hierdurch kann ein regelbarer Bohrdruck bis zu vier Tonnen erzeugt werden. Bohrmotor und Vorschubmotor können zweckmässig bei Pressluftantrieb als umsteuerbare Zahnradmotore z.B. Gradzahnmotore ausgebildet sein.

Die Erfindung ist jedoch mit den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen keineswegs erschöpft, vielmehr können die ihr zugrundeliegenden Vorschläge konstruktiv noch in beliebig anderer Weise verwirklicht werden. Insbesondere ist es auch möglich, für das Bohren und den Vorschub Elektromotoren zu verwenden.

Claims (8)

1.) Grosslochdrehbohrmaschine, insbesondere für den Untertagebetrieb mit einem von dem Bohrmotor getrennt angeordneten Vorschubantrieb für das Gestänge, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrmotor auf einem Grundrahmen in Richtung der Bohrachse verschiebbar angeordnet ist.

2.) Grosslochdrehbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrmotor mit dem Gestänge durch unmittelbare Kupplung verbunden ist.

3.) Grosslochdrehbohrmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubantrieb aus einem auf dem Grundrahmen verschiebbaren und mit diesem beispielsweise durch Zahneingriff gekuppelten Vorschubmotor besteht.

4.) Grosslochdrehbohrmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrmotor und Vorschubmotor auf einem gemeinsamen Schlitten auf dem Grundrahmen verschiebbar sind.

5.) Grosslochdrehbohrmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubmotor mit einem Untersetzungsgetriebe ausgestattet ist.

6.) Grosslochdrehbohrmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Grundrahmens ein in die Gestängebahn einschwenkbarer Gestängeschlüssel angeordnet ist.

7.) Grosslochdrehbohrmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Grundrahmen eine in die Gestängebahn einschwenkbare Halteklaue für das Gestänge angeordnet ist.

8.) Grosslochdrehbohrmaschine nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Gestängeschlüssel und Halteklaue zu einem Werkzeug vereinigt sind.