-
Bohrgerät Wenn Bohrarbeiten im festen Gestein, welches mit Lockermassen
bedeckt ist, durchgeführt werden müssen, ist es normalerweise erforderlich, das
feste Gestein freizulegen, indem die Lockermassen entfernt werden, bevor die Bohrarbeiten
begonnen werden können. Denn, wenn die Bohrarbeiten durchgeführt würden, ohne daß
vorher die Lockermassen entfernt worden wären, würden die Wände des Bohrlochs innerhalb
der Lockermassen normalerweise einstürzen und das Bohrloch in dem Gestein mit Lockermassen
füllen, sobald der Bohrer aus dem Bohrloch herausgezogen wird. Infolgedessen ist
es unmöglich, das Bohrloch für den gewünschten Zweck zu verwenden.
-
Um das Entfernen der Lockermassen zu vermeiden; ist es bekannt, gleichzeitig
mit der Bohrspindel und ihrem Bohrkopf eine die Bohrspindel umgebende äußere Hülse
in das Bohrloch einzuführen. Diese Hülse ist an ihrem unteren Ende mit einer ringförmigen
Bohrkrone versehen und an ihrem oberen Ende mit der Bohrspindel verbunden, so daß
die durch die Bohrmaschine hervorgerufenen Stoß- und Verdrehungskräfte durch die
Bohrspindel auf deren Bohrkopf und durch die Hülse auf die ringförmige Bohrkrone
übertragen werden. Die Notwendigkeit, die äußere Hülse dazu heranzuziehen, die Stoßkräfte
auf den ringförmigen Abbaumeißel am unteren Ende der Hülse zu übertragen, hat jedoch
zu Schwierigkeiten geführt, welche teilweise konstruktiver Art sind. So ist man
beispielsweise gezwungen gewesen, die äußere Hülse sehr stark zu dimensionieren,
um sie überhaupt in die Lage zu versetzen, die erwähnten Stoßkräfte zu übertragen.
-
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe bestellt, diese Schwerigkeiten
zu beheben. Erfindungsgemäß ist die äußere Hülse von ihrer Funktion, die Stoßkräfte
auf die ringförmige Bohrkrone zu übertragen, entlastet. Zu diesem Zweck ist die
ringförmige Bohrkrone mit dem unteren Ende der Bohrspindel mittels einer auslösbaren,
mechanischen Kupplung verbunden, die mit Schultern versehen ist, welche in der geschlossenen
Stellung der Kupplung dazu dienen, die Stoßkräfte zu übertragen. Während der Bohrarbeit
wird die Hülse, welche die Bohrspindel umgibt, durch die Kupplung, welche durch
die Bohrspindel nach unten gezwungen wird, allmählich auch ihrerseits in die Lockenmassen
nach unten geführt. Da die Hülse keinerlei Stoßkräfte zu übertragen hat, kann sie
mit einem kleineren Querschnitt hergestellt werden. Infolgedessen ist die Hülse
weniger aufwendig in der Herstellung. Darüber hinaus kann das gesamte Bohrgerät
leichter gehandhabt werden. Die mechanische Kupplung kann in sehr verschiedenen
Ausführungsformen herbeigeführt werden. Vorzugsweise ist sie als Bajonettverschluß
ausgebildet, der aus einem inneren Kuppelglied und einem äußeren Kuppelglied besteht,
von welchen das innere Kuppelglied dazu dient, die Bohrspindel mit ihrem Bohrkopf
zu verbinden, und das äußere Kuppelglied, um das untere Ende der äußeren Hülse mit
der ringförmigen Bohrkrone zu verbinden. Die beiden Kuppelglieder können in geeigneter
Weise mit getrennten Schultern versehen werden, die aufeinander ruhen, wenn die
Kupplung sich in ihrer eingekuppelten Stellung befindet, so daß die Kuppelglieder
von Stoßkräften entlastet sind. Das Kuppelglied, welches die äußere Hülse mit der
Bohrkrone verbindet, ist vorzugsweise gegenüber der Hülse frei drehbar ausgebildet,
so daß die Drehbewegung der Bohrspindel nicht auf die Hülse übertragen wird.
-
Weitere Merkmale und Vorteile des Bohrgeräts nach der Erfindung sind
in der nachstehenden Beschreibung behandelt, in welcher eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung an Hand der Zeichnung beispielhaft erläutert ist. Es zeigt F i g.
1 ein zum Bohren durch Lockermassen zusammengesetztes Bohrgerät, F i g. 2 dasselbe
Bohrgerät, welches zusammengesetzt ist, um das Bohren durch festes Gestein mit Hilfe
nur eines mittigen Bohrkopfs fortzusetzen, F i g. 3 eine Endansicht eines vollständigen
Bohrgeräts und
F i g. 4 und 5 Querschnitte entlang der Linie A-A
in F i g. 1.
-
Mit der Bezugszahl 10 ist eine äußere Hülse bezeichnet, an
deren unterem Ende eine ringförmige Bohrkrone 11 vorgesehen ist, welche den mittigen
Bohrkopf 13 umgibt, der seinerseits am unteren Ende einer Bohrspindel 12 angeordnet
ist, die sich mittig durch die Hülse 10 hindurch erstreckt. Der Bohrkopf 13 hat
vier radialverlaufende Schneiden 14, während die Bohrkrone 11 mit acht derartigen
Schneiden versehen ist. Die äußere Hülse 10 besteht aus einem unteren, kurzen Rohrabschnitt
15 und einer Anzahl von Rohrabschnitten 16 handelsüblicher Länge und Ausführung.
Die verschiedenen Rohrabschnitte sind mittels Buchsen 17, die mit Innengewinde ausgebildet
sind, untereinander verbunden. Die Bohrspindel 12 ist aus einer Anzahl von Spindelabschnitten
18 gebildet, die durch Kupplungsbuchsen 19 miteinander verbunden sind.
-
Die Bohrkrone 11 ist an dem unteren Rohrabschnitt 15 mit Hilfe eines
rohrstutzenartigen Adapters 20 befestigt, welcher an seinem unteren Ende ein Außengewinde
21 zum Zusammenarbeiten mit einem Innengewinde in der Bohrkrone 11 besitzt und an
seinem oberen Ende eine ringförmige Schulter mit einer ringförmigen Anschlagfläche,
die mit einer entsprechenden Anschlagfläche 23 auf einer Innenschulter in dem Rohrabschnitt
15 in Berührung steht.
-
Der Adapter 20 bildet ein äußeres Kuppelglied eines Bajonettverschlusses;
dessen inneres Kuppelglied 27 dazu dient, den Bohrkopf 13 mit der Bohrspindel 12
zu verbinden. Zu- diesem Zweck besitzt das Kuppelglied 24 an seinem unteren Ende
eine mit Innengewinde versehene Öffnung 25, in welche ein Gewindeschaft des Bohrkopfs
13 eingeschraubt ist und an seinem oberen Ende eine mit Innengewinde versehene Öffnung
26 zur Aufnahme des unteren, mit Gewinde versehenen Endes der Bohrspindel. Die mit
Gewinde versehenen Öffnungen 25 und 26 in dem Kuppelglied 24 stehen über eine enge
Bohrung 27 miteinander in Verbindung, die als Durchlaßkanal für ein Spülmittel dient.
Die Bajonettkupplung besitzt auf dem inneren Kuppelglied 24 zwei sich radial erstreckende
Anschläge 28, welche durch zwei entsprechend ausgebildete, axiale Schlitze 29 in
der Innenwandung des äußeren Kuppelgliedes 20 in einen ringförmigen Schlitz
30 des äußeren Kuppelgliedes eingeführt und durch eine Drehbewegung mit zwei
Anschlägen 25 in Berührung gebracht werden können, die in dem Ringschlitz 30 vorgesehen
sind. Wenn die beiden Kuppelglieder ineinander gekuppelt sind, ruht eine Schulter
31 auf dem inneren Kuppelglied 24 auf der Endfläche des äußeren Kuppelgliedes 20
auf. Um die Bohrspindel 12 innerhalb der äußeren Hülse 10 zentriert zu halten, sind
Führungsringe 32 vorgesehen, die zwischen den entsprechenden Kuppelbuchsen 19 über
die Bohrspindel geschoben werden. Die Bajonettkupplung 20, 24 ist so dimensioniert,
daß gewährleistet ist, daß der mittige Bohrkopf 13, wenn er mit der ringförmigen
Bohrkrone 11 gekuppelt ist, um ein bestimmtes Stück über den letzteren hervorragt,
wie aus F i g. 1 ersichtlich ist.
-
Das in F i g. 1 dargestellte Bohrgerät wird mittels einer Gesteinsbohrmaschine
handelsüblicher Konstruktion in die Erde getrieben, welche Stoßkräfte auf das obere
Ende der Bohrspindel 12 zur Anwendung bringt. Diese Stoßkräfte werden durch die
Bohrspindel auf das innere Kuppelglied 24 und von diesem auf den Bohrkopf 13 übertragen
und gleichfalls über die Schulter 31 und das äußere Kuppelglied 20 auf die ringförmige
Bohrkrone 11. Die Drehbewegung der Bohrspindel ist in gleicher Weise auf das äußere
Kuppelglied und von diesem auf die Bohrkrone 11 übertragen. Auf diese Weise wirken
der Bohrkopf 13 und die Bohrkrone 11 als eine Baueinheit. Keinerlei Stoßkräfte werden
über die äußere Hülse 10 übertragen, welche sich ausschließlich unter der Einwirkung
der schiebenden Kräfte nach unten bewegt, die durch das äußere Kuppelglied 20 ausgeübt
werden. Auf Grund der drehbaren Verbindung zwischen der Bohrkrone 11 und der äußeren
Hülse 10 werden auch keine Drehbewegungen auf die Hülse übertragen.
-
Wenn die Bohrer das feste Gestein erreicht haben, wird die Bohrarbeit
nur für ein kurzes Stück fortgesetzt, beispielsweise ein paar Zentimeter, um sicherzustellen,
daß die ringförmige Bohrkrone 11 und die äußere Hülse in dem festen Gestein festgehalten
werden. Daraufhin wird das innere Kuppelglied 24 von dem äußeren Kuppelglied
20 gelöst, indem die Bohrspindel 12 in einer Richtung gedreht wird, welche zur Drehbewegung
während der Bohrarbeit entgegengesetzt ist, woraufhin die Bohrspindel zusammen mit
dem Bohrkopf 13 und dem inneren Kuppelglied 24
aus der äußeren Hülse 10 herausgezogen
werden kann. Die äußere Hülse 10 mit ihrer ringförmigen Bohrkrone 11 verbleibt in
dem Bohrloch, um eine offene Verbindung zwischen der Erdoberfläche und der Bohrung
in dem festen Gestein zu gewährleisten.
-
Danach wird das innere Kuppelglied 24 von der Bohrspindel 12 und dem
mittigen Bohrkopf 13 gelöst und ein anderer Bohrkopf 33, welcher eine mit Gewinde
versehene Bohrung an seinem Ende aufweist, auf die Bohrspindel aufgeschraubt, woraufhin
die Bohrspindel und der neue Bohrkopf 33 durch die äußere Hülse 10 eingeführt werden,
um das Gestein in der gewünschten Tiefe weiterzudurchbohren. Um beim Einführen des
Bohrkopfs 33 durch die Hülse 10 Schwierigkeiten zu vermeiden, die darin bestehen
könnten, den Bohrkopf vollkommen zentrisch zu dem äußeren Kuppelglied 20 zu halten,
ist eine Führungsbuchse 34 vorgesehen, die an ihrem oberen Ende eine konisch zugespitzte
Öffnung besitzt und in die Hülse 10 eingeführt worden ist, bevor der Bohrkopf
eingeführt wird, wie in F i g. 2 dargestellt. Wenn das Bohrloch auf die gewünschte
Tiefe durchgebohrt ist, werden die Bohrspindel 12, der mittige Bohrkopf 13 und die
Führungsbuchse 34 aus der Hülse 10 herausgezogen. Je nach Art der durchzuführenden
Arbeit wird eine Verankerungsstange oder beispielsweise ein Rohr aus Plastik dann
durch die Hülse 10 eingeführt, woraufhin die Hülse mit dem äußeren Kuppelglied 20
und der rinförmigen Bohrkrone 11 entfernt werden kann, während die Verankerungsstange
oder das Plastikrohr in der Bohrung belassen werden.
-
Wie sich aus der vorausgegangenen Beschreibung ergibt, hat die Hülse,
welche die Bohrspindel umgibt, keinerlei Stoß- oder Drehungskräfte zu übertragen.
Das bedeutet, daß die Hülse in einer solchen Weise dimensioniert werden kann, daß
nur auf die Zugkräfte Rücksicht genommen zu werden braucht, die von dem äußeren
Kuppelglied über die Schultern 22 und 23 ausgeübt werden. Dieser Umstand hat einen
weiteren Vorteil der Erfindung zur Folge. Es hat sich nämlich als möglich herausgestellt,
Hülsenabschnitte zu verwenden, die aus einem mittleren Abschnitt handelsüblicher
Größe bestehen, an deren
Enden Endabschnitte jeder beliebigen Art
angeschweißt werden können. Vorzugsweise bestehen diese Endabschnitte aus mit Innengewinde
versehenen Rohrstutzen, an dem einen Ende des mittigen Abschnitts und einem mit
Außengewinde versehenen, kurzen Rohrabschnitt am anderen Ende des mittigen Abschnitts.
Durch diese Anordnung können die Verbindungsbuchsen 17, wie sie in den Zeichnungen
dargestellt sind, eingespart werden. Der Hauptgrund für die Verwendung von Rohrabschnitten
der zuletzt beschriebenen Art, d. h. Rohrabschnitten mit getrennt angeschweißten
Endabschnitten, die selbst am Arbeitsplatz leicht versetzt werden können, besteht
darin, daß es sich in der Praxis herausgestellt hat, daß die mit Gewinde versehenen
Enden der Rohrabschnitte einem erheblichen Verschleiß unterworfen sind.