DE1280178B

DE1280178B - Drill head for a large hole drilling device

Info

Publication number: DE1280178B
Application number: DEM69967A
Authority: DE
Original assignee: Maschinenfabrik und Eisengiesserei A Beien
Current assignee: Maschinenfabrik und Eisengiesserei A Beien
Priority date: 1966-06-25
Filing date: 1966-06-25
Publication date: 1968-10-17

Description

Bohrkopf für eine Großloch-Bohrvorrichtung Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf für eine Großloch-Bohrvorrichtung zur Gewinnung von Kohle oder ähnlich gelagerten Mineralien, wobei in kurzem Abstand hinter der Bohrkrone auf der Bohrkronenantriebswelle ein zwischen Anschlägen gelagerter, jedoch von der Drehung der Welle unabhängiger, hohlzylindrischer Leitkörper angeordnet ist, dessen Länge etwa seinem doppelten Durchmesser entspricht und der mit in Umfangsrichtung versetzten längsgerichteten Distanzierungsleisten an der Bohrlochwandung abgestützt und geführt ist.Drilling head for a large-hole drilling device The invention relates to a drill head for a large-hole drilling device for the extraction of coal or the like stored minerals, being a short distance behind the drill bit on the drill bit drive shaft one mounted between stops, but independent of the rotation of the shaft, hollow cylindrical guide body is arranged, the length of which is about twice its Corresponds to the diameter and the lengthwise offset in the circumferential direction Spacer strips are supported and guided on the borehole wall.

Bei einer bekannten Bauart ist der Bohrkrone ein hohlzylindrischer Leitkörper nachgeschaltet, der auf seinem Umfang eine spiralförmig verlaufende Rippe aufweist. Diese Rippe muß mit umfangsseitijzem Spiel im Bohrloch gleiten, weil sie infolge ihrer Steigung den Vorschub blockieren würde. Die Rippe dient während des Zurückziehens des Bohrkopfes zum Transport des zwischen Bohrlochinnenwand und Leitkörper angesammelten losgebohrten Materials (vgl. deutsche Auslegeschrift 1115 665). Bei einer anderen bekannten Bauart (französische Patentschrift 663 279) sollte der Leitkörper im Bohrloch ebenfalls mit Spiel geführt werden. Es waren schräg gestellte Lamellen vorgesehen. Solche Federelemente sind je- doch die Ursachen für seitliches Abweichen des Bohrers aus der Vorschubrichtung. Ein weiterer bekannter Vorschlag (USA.-Patentschrift 3 036 821) sieht deshalb federbelastete radialgerichtete Distanzierungsmittel vor, welche eine Korrektur der Lage der Bohrvorrichtung erlauben.In a known design, the drill bit is followed by a hollow cylindrical guide body which has a spiral-shaped rib on its circumference. This rib must slide with circumferential play in the borehole because it would block the advance as a result of its slope. During the retraction of the drill head, the rib serves to transport the loose-drilled material that has accumulated between the inner wall of the borehole and the guide body (cf. German Auslegeschrift 1115 665). In another known design (French patent specification 663 279) , the guide body should also be guided in the borehole with play. Slanted slats were provided. Such spring elements are, however, the causes for the lateral deviation of the drill from the feed direction. Another known proposal (US Pat. No. 3,036,821) therefore provides spring-loaded, radially directed spacing means which allow the position of the drilling device to be corrected.

Bei der gattungsmäßig vorausgesetzten Bauart (USA.-Patentschrift 2 864 601) besitzt der hohlzylindrische Leitkörper längsgerichtete Leisten dreieckförrnigen Querschnittes. Bei der Bemessung und Anordnung der Leisten ist man nicht über das von den äußeren Meißeln der Bohrkrone festgelegte Durchmessermaß hinausgegangen. Diese an der Bohrlochwandung lose anliegenden Führungs- oder Distanzierungsleisten können lediglich theoretisch ,eine geradlinige Führung sichern. Die Bohrlochwandung ist nicht hart genug und deswegen wandern die Leisten nach der einen oder anderen Seite hin erst geringfügig, dann in stets stärkerem Maße ab und erlauben damit der Bohrkrone das Auslaufen aus der theoretischen Achse.In the type assumed by the generic type (US Pat. No. 2,864,601) , the hollow-cylindrical guide body has longitudinal strips of triangular cross-section. The dimensioning and arrangement of the strips has not gone beyond the diameter dimension determined by the outer chisels of the drill bit. These guide or spacer strips, which lie loosely on the borehole wall, can only theoretically ensure straight guidance. The borehole wall is not hard enough and that is why the strips migrate only slightly to one side or the other, then to an ever greater extent, thus allowing the drill bit to run out of the theoretical axis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem Bohrkopf der angegebenen Gattung die axiale Führung mit möglichst einfachen Mittel zu verbessern. Der Bohrkopf nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der über die Spitzen diametral gegenüberliegender Leisten gemessene Durchmesser des Leitkörpers größer als der von den äußeren Meißeln der Bohrkrone hergestellte Bohrlochdurchmesser ist, derart, daß die Leisten mit einem wesentlichen Teil ihrer radialen Höhe in von ihnen selbst gepreßten Nuten der Bohrlochwand zwangsgeführt sind.The invention is based on the object of the specified in the drill head Type to improve the axial guidance with the simplest possible means. The drill head according to the invention is characterized in that the diametrically over the tips opposite strips measured diameter of the guide body greater than that is the borehole diameter produced by the outer bits of the drill bit, such as that the strips with a substantial part of their radial height in by themselves pressed grooves of the borehole wall are positively guided.

Bei der Bauart nach der Erfindung wird nun bewußt den in Umfangsrichtung versetzten längsgerichteten Distanzierungsleisten eine größere Höhe gegeben. Es werden nun unter Aufwendung einer größeren Vorschubkraft sämtliche Umfangsleisten gleichzeitig in die Bohrlochwandung hineingepreßt bzw. dort eingeschnitten. Diese Bohrlochleisten müssen in diesem Fall in der Bohrlochwandung Führungsnuten einschneiden, in welchen der lange Leitkörper nun eingespannt ist und nur in Vorschubrichtung wandern kann. Dieses Einspannen des Leitkörpers mit dem Selbstschneiden von Führungsnuten stabilisiert die Lage des Leitkörpers und sichert dadurch die genaue axiale Vorschubrichtung. Gleichzeitig wird die Bohrkronenantriebswelle zuverlässiger gelagert und ein genaues Arbeiten der Bohrkrone unterstützt.In the design according to the invention is now consciously in the circumferential direction offset longitudinal spacing strips given a greater height. It are now all circumferential strips with the application of a larger feed force at the same time pressed or cut into the borehole wall. These In this case, drill hole strips must cut guide grooves in the wall of the drill hole, in which the long guide body is now clamped and only in the feed direction can hike. This clamping of the guide body with the self-cutting of guide grooves stabilizes the position of the guide body and thereby ensures the exact axial feed direction. At the same time, the drill bit drive shaft is stored more reliably and an accurate one Working of the drill bit supports.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert.In the drawing, the invention is based on an exemplary embodiment explained.

F i g. 1 zeigt den aus Leitkörper und Bohrkopf bestehenden vorderen Teil eines Bohrgestänges im Einsatz; F i g. 2 zeigt den Leitkörper in vertikalem Längsschnitt; F i g. 3 ist ein Schnitt gemäß Linie 111-Ill der F i g. 2; F i g. 4 zeigt - teilweise im Schnitt - die in der Förderstrecke aufgestellte Antriebsstation für die bohrende Gewinnungseinrichtung.F i g. 1 shows the front part of a drill string consisting of guide body and drill head in use; F i g. 2 shows the guide body in vertical longitudinal section; F i g. 3 is a section along line III-III of FIG. 2; F i g. 4 shows - partially in section - the drive station set up in the conveyor line for the drilling extraction device.

Wie die F i g. 1 zeigt, ist in einem Flöz 1 geringer Mächtigkeit ein Bohrloch 2 vorgetrieben. Das Bohrloch wird mittels eines Bohrkopfes hergestellt, der in bekannter Weise angeordnete Werkzeuge 3 aufweist. Diesen Werkzeugen kann ein Zentrierbohrer 4 vorgeschaltet sein, der an dem Bohrkopf, beispielsweise bei 5, angeschraubt ist. Es kann auch eine andere Befestigung denkbar sein. Der Bohrkopf weist ferner in seinem rückwärtigen Teil auf der Bohrstange 6 befestigte Leitflächen 7 auf, die spiral- oder schnekkenförmig angeordnet sind. Diese Leitflächen dienen zur Abbeförderung des gewonnenen Minerals sowie darüber hinaus einer Glättung der Bohrlochwandungen, um einen guten Gleitweg für den nachfolgenden Leitkörper zu schaffen. Dieser Leitkörper wird, wie F i g. 2 und 3 näher zeigen, im wesentlichen aus einem hohlzylinderartigen Gehäuse 8 gebildet, das die Stege 9 mit den Lagerungen 10 trägt, in denen die Bohrstange 6 drehbar gelagert ist. Die Längsverschiebung der Bohrstange im Gehäuse wird durch Anschläge 11 und 12 begrenzt. Die Bohrstange 6 weist an einem Ende einen Zapfen 13 auf, der zur Kupplung an einen weiteren, mit spiralförmigen Leitflächen versehenen Bohrstangenabschnitt 14 dient. An Stelle dieser Zapfenverbindung kann auch eine andere geeignete Kupplung vorgesehen werden.As the F i g. 1 shows, a borehole 2 is driven in a seam 1 of small thickness. The borehole is produced by means of a drill head which has tools 3 arranged in a known manner. A center drill 4, which is screwed onto the drill head, for example at 5, can be connected upstream of these tools. Another fastening can also be conceivable. In its rear part, the drill head also has guide surfaces 7 which are fastened to the drill rod 6 and which are arranged in the form of a spiral or a helix. These guide surfaces serve to convey the extracted mineral and also to smooth the borehole walls in order to create a good glide path for the following guide body. This guide body is, as shown in FIG. 2 and 3 show in more detail, formed essentially from a hollow cylinder-like housing 8 which carries the webs 9 with the bearings 10 in which the drill rod 6 is rotatably mounted. The longitudinal displacement of the drill rod in the housing is limited by stops 11 and 12. The drill rod 6 has at one end a pin 13 which is used for coupling to a further drill rod section 14 provided with spiral guide surfaces. Instead of this tenon connection, another suitable coupling can also be provided.

Der Außendurchmesser des Hohlzylinders 8 ist derart bemessen, daß er mit der durch die Bohrwerkzeuge 3 hergestellten Bohrung 2 gut fluchtend verläuft. Am Außenumfang des Leitkörpers 8 sind, auf dessen Umfang verteilt, leistenartige Vorsprünge 15 angeordnet. Diese Vorsprünge haben einen spitzwinkeligen Querschnitt (s. F i g. 3) und erstecken sich im Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge des Leitkörpers 8. In den Endbereichen sind diese leistenartigen Vorsprünge 15 kufenartig abgerundet und gehen in den Außenumfang des Leitkörpers 8 über. Es ist denkbar, daß diese leistenartigen Vorsprünge sich nur auf einen begrenzten Teil der Länge des Leitkörpers erstrecken. Der Durchmesser eines über die Spitzen dieser leistenartigen Vorsprünge gelegten Kreises ist größer als der Durchmesser des Bohrloches 2. Dadurch dringen die spitzen Vorsprünge 15 in das das Bohrloch begrenzende Mineral ein und verhindern somit eine radiale Bewegung des Leitkörpers. Ferner bieten sie die Gewähr für eine einwandfreie Zentrierung des Bohrkopfes, so daß nunmehr auch längere Bohrungen (etwa 50 bis 100 m und darüber) genau geradling herzustellen sind.The outer diameter of the hollow cylinder 8 is dimensioned in such a way that it runs in good alignment with the bore 2 produced by the drilling tools 3. Strip-like projections 15 are arranged on the outer circumference of the guide body 8 , distributed over its circumference. These projections have an acute-angled cross-section (see Fig. F i g. 3) and spreading as in the embodiment over the entire length of the guide body, this strip-like projections 15 8 are in the end regions manner of a runner rounded and pass over into the outer periphery of the guide body. 8 It is conceivable that these strip-like projections only extend over a limited part of the length of the guide body. The diameter of a circle placed over the tips of these strip-like projections is greater than the diameter of the borehole 2. As a result, the pointed projections 15 penetrate the mineral delimiting the borehole and thus prevent radial movement of the guide body. Furthermore, they guarantee perfect centering of the drill head, so that longer bores (about 50 to 100 m and more) can now also be made in a straight line.

Um dem durch die Werkzeuge 3 gewonnenen Mineral einen besseren Durchgang durch den hohlzylinderartigen Leitkörper 8 zu ermöglichen, können auf der Bohrstange 6 zwischen den Lagerstellen 10 spiralförmige Leitflächen 16 zusätzlich angeordnet werden.In order to enable the mineral obtained by the tools 3 to pass better through the hollow cylinder-like guide body 8 , spiral guide surfaces 16 can additionally be arranged on the drill rod 6 between the bearings 10.

Das gewonnene Gut wird zur Förderstrecke 17 abgefördert, in dem auch die Antriebseinrichtung der Bohrvorrichtung angeordnet ist. Von der Strecke 17 wird das Mineral beispielsweise über einen Streckenförderer 18 weiterbefördert.The material obtained is conveyed to the conveying path 17 , in which the drive device of the drilling device is also arranged. The mineral is conveyed on from the line 17 , for example via a line conveyor 18.

Für den Antrieb der Bohrvorrichtung wird im Ausführungsbeispiel ein hydraulischer Motor 19 verwendet, der über eine entsprechende Kupplung 20 mit dem abschnittweise verlängerbaren Bohrgestänge verbunden ist. Der Antriebsmotor 19 ist auf einem vor- und zurückfahrbaren Antriebsschlitten 21 angeordnet, der auf an dem Rahmen 22 befestigten Führungsschienen 23 gleitet. Der Antriebsschlitten wird in Vortriebsrichtung beispielsweise durch eine Kolben-Zylinder-Kombination 34 hin- und zurückbewegt. Es ist auch eine andere Vorschubeinrichtung denkbar. Die einzelnen Abschnitte 14 des Bohrgestänges sind in an dem Rahmen 22 vorgesehenen, in der Zeichnung nicht dargestellten Führungswannen geführt.In the exemplary embodiment, a hydraulic motor 19 is used to drive the drilling device, which is connected to the drill rods, which can be extended in sections, via a corresponding coupling 20. The drive motor 19 is arranged on a drive carriage 21 which can be moved forwards and backwards and which slides on guide rails 23 fastened to the frame 22. The drive slide is moved back and forth in the advancing direction, for example by a piston-cylinder combination 34. Another feed device is also conceivable. The individual sections 14 of the drill rod are guided in guide troughs which are provided on the frame 22 and are not shown in the drawing.

Der Rahmen 22 ist höhen- und seitenverstellbar gelagert. Die Höhenverstellbarkeit des Rahmens wird durch die hydraulischen Zylinder 24 und 25 bewerkstelligt und durch die an den Stempeln 26 und 27 befestigten Muffen 28, 29 -wird der Rahmen in der gewünschten Lage festgelegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rahmen 22 durch die Scheiben 30, die an den Muffen 29 befestigt sind, schwenkbar gelagert. Die Muffen 28 tragen hingegen nur Bolzen, die in die am Rahmen vorgesehenen Langlöcher 31 eingreifen, die Schwenkbarkeit des Rahmens ermöglichen und den Längenausgleich zwischen den Schwenkpunkten bei verschiedenen Neigungen des Rahmens gewährleisten. Es ist selbstverständlich auch eine andere Schwenk- und Einstellvorrichtung möglich. Die Stempel 26 und 27 sind im Ausführungsbeispiel in Führungsschienen 32, 33 in Streckenlängsrichtung verschieblich gelagert. Auch hier können andere Einrichtungen, beispielsweise fahrbare Rahmen, vorgesehen werden.The frame 22 is mounted so that it can be adjusted in height and laterally. The height adjustability of the frame is brought about by the hydraulic cylinders 24 and 25 and the frame is fixed in the desired position by the sleeves 28, 29 attached to the rams 26 and 27. In the exemplary embodiment shown, the frame 22 is pivotably supported by the disks 30 which are fastened to the sleeves 29. The sleeves 28, on the other hand, only carry bolts which engage in the elongated holes 31 provided on the frame, enable the frame to be pivoted and ensure the length compensation between the pivot points at different inclinations of the frame. Another pivoting and adjusting device is of course also possible. In the exemplary embodiment, the punches 26 and 27 are mounted displaceably in the guide rails 32, 33 in the longitudinal direction of the route. Here, too, other devices, for example mobile frames, can be provided.

Claims

Claim: Drilling head for a large-hole drilling device for the extraction of coal or similarly stored minerals, a hollow cylindrical guide body, the length of which is approximately twice its length, which is mounted between stops but is independent of the rotation of the shaft and is located on the drill bit drive shaft at a short distance behind the drill bit diameter corresponds to and is supported and offset in the circumferential direction longitudinal distancing strips on the borehole wall out, d a - characterized by that the over the tops of diametrically opposed strips operating time measured diameter of the guide body is greater than the borehole diameter produced by the outer cutters of the drill bit , in such a way that the strips are positively guided with a substantial part of their radial height in grooves pressed by them in the borehole wall. Documents considered: French Patent No. 663 279; U.S. Patent Nos. 2,864,601, 3,036,821.