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Die
Erfindung betrifft eine Räumbohrer-Baugruppe,
d. h. einen Bohrer zum Aufweiten eines gebohrten Pilotlochs oder
zum Aufweiten eines Loches, das bei einem ersten Schritt bei einem
Tiefloch-Bohrvorgang aufgeweitet wurde.
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Räumeinrichtungen
dieser Art beinhalten einen Schaft zur Befestigung des Bohrers am
Ende eines Tiefloch-Bohrhammers, einen konischen Bohrmeißel und
einen Pilotkörper,
der an dem einen Ende des Bohrmeißels angeordnet ist. Der Pilotkörper weist
einen etwas geringeren Außendurchmesser
als das vorgebohrte Pilotloch auf, so dass ermöglicht wird, dass der Pilotkörper im
vorgebohrten Pilotloch hinabgleitet und dadurch den Bohrer führt, um
dem Pilotloch zu folgen.
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Ein
Problem bei derartigen Räumeinrichtungen
besteht darin, dass, falls der Bohrmeißel oder die -krone geringfügig schief
ist und dadurch verursacht, dass der Pilotkörper mit der Kante des Pilotlochs
in Kontakt kommt, die Gefahr besteht, dass der Schaft reißt oder
bricht, was zu Betriebsausfällen
und Stillständen
führt.
Derartige Ausfälle
können
auch zu weiteren Komplikationen führen, beispielsweise der Notwendigkeit,
den im Bohrloch verlorengegangenen Bohrmeißel "herauszufischen".
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Ein
weiteres Problem besteht darin, dass größere Bohrspäne nur unter Schwierigkeiten
in das Pilotloch hinabfallen und dadurch den Bohrort verlassen.
Bei großen
Spänen,
die trotz ihrer umfangreichen Größe in das
Pilotloch hinabfallen können,
besteht die Gefahr, dass sie im Loch hängenbleiben und dieses blockieren,
so dass sie ein Hindernis für den
Pilotkörper
darstellen, der nicht über
eine Schneideinrichtung verfügt,
und dadurch den Bohrvorgang unterbrechen, bis die Späne entfernt
werden können.
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Ein
Beispiel einer Räumeinrichtung
der zuvor beschriebenen Art ist aus
US-A-3,885,638 bekannt.
Sogar wenn diese Räumeinrichtung
am Ende des Pilotkörpers
angeordnete Schneideinrichtungen beinhaltet, um einige der Probleme
mit das Pilotloch blockierenden Spänen zu lösen, beinhaltet diese Räumeinrichtung
einen Pilotkörper
und ist daher gegen Kontakte mit der Kante oder den Seitenwänden des
Pilotlochs empfindlich.
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US-A-4,515,227 zeigt
auch eine Räumeinrichtung
des Standes der Technik.
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Ein
weiterer Nachteil bei derartigen Räumeinrichtungen besteht darin,
dass eine Räumeinrichtung
für jede
Pilotlochgröße zur Verfügung stehen muss,
damit der Pilotkörper
fähig ist,
durch das Loch zu passieren und dadurch die Räumeinrichtung während des
Räumprozesses
zu führen.
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Demgemäß besteht
ein Ziel der Erfindung darin, eine neuartige Räumeinrichtungsbaugruppe bereitzustellen,
die es gestattet, alle diese Probleme und Nachteile zu vermeiden.
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Dieses
Ziel wird dadurch erreicht, dass die konische Konfiguration des
Bohrmeißels
der Räumeinrichtung
in mindestens drei Segmente unterteilt ist, die in einer Transversal-Endfläche enden,
welche die konischen Segmente direkt verbindet, und dass ein Bohrknopf
in mindestens drei der Segmente vorgesehen ist, wobei die Bohrknöpfe äquidistant
zur Mittelachse des Bohrmeißels
angeordnet sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend detaillierter anhand eines einzigen Beispiels
mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben; in diesen sind:
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1 eine
schematische Darstellung einer bekannten Räumeinrichtungsbaugruppe, die
bei Gesteinsbohrvorgängen
verwendet wird;
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2 eine
entsprechende Ansicht einer Räumeinrichtungsbaugruppe
der Erfindung zur Verwendung bei Gesteinsbohrvorgängen;
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3 eine
schematische Darstellung einer Projektion in eine gemeinsame Ebene
der Bohrknöpfe
in einem einzigen Segment der Räumeinrichtung;
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4 eine
schematische und perspektivische Darstellung einer Räumeinrichtung
gemäß der Erfindung;
und
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5 eine
Stirnansicht der in 4 dargestellten Räumeinrichtung,
von der Bohrerseite her gesehen.
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1 zeigt
somit eine Räumeinrichtungsbaugruppe 1,
die zum Bohren in Gestein 2 verwendet wird, um ein vorgebohrtes
Pilotloch 3 aufzuweiten. Die Räumeinrichtung 1 beinhaltet
einen Schaft und einen am Schaft 4 befestigten konischen
Bohrmeißel 5.
An den konischen Flächen
des Bohrmeißels
sind eine Anzahl von Bohrknöpfen 6 befestigt,
die ausgebildet sind, um den eigentlichen Gesteinsbohrvorgang und
die Gesteinentfernungsvorgang durchzuführen. An dem distal zum Schaft 4 angeordneten Ende
des Meißels
oder der Krone 5 befindet sich ein im Wesentlichen zylindrischer
Pilotkörper 7,
der vom konischen Bohrmeißel 5 geringfügig nach
außen
vorsteht. Der Pilotkörper 7 weist
einen Außendurchmesser
auf, der geringfügig
kleiner als der Innendurchmesser des Pilotloches 3 ist,
wodurch ermöglicht wird,
dass der Pilotkörper
die Räumeinrichtung 1 so führt, dass
der Bohrer Gestein 2 symmetrisch um die Mitte des Pilotlochs
wegschneidet oder anderweitig entfernt, und so dass das aufgeweitete
Loch dem zuvor gebohrten Pilotloch 3 folgt.
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2 stellt
eine gemäß der Erfindung
aufgebaute Räumeinrichtungsbaugruppe 11 dar.
Der Hauptunterschied zwischen diesem Bohrer und dem in 1 dargestellten
bereits bekannten Bohrer 1 besteht darin, dass bei der
neuartigen Räumeinrichtungsbaugruppe 11 der
Erfindung kein Führungspilotkörper vorhanden
ist. Stattdessen verlässt
man sich auf die Bohrknöpfe 16,
um die Räumeinrichtung im
Pilotloch zu führen.
Im Fall von gemäß der Erfindung
gestalteten Räumeinrichtungen
sind den Bohrknöpfen 16 genaue Positionen
im Bohrmeißel 15 der Räumeinrichtung 11 gegeben,
so dass eine kombinierte Wirkung der Knöpfe gewährleistet, dass die Räumeinrichtung 11 beim
Bohrvorgang im Gestein 12 im Pilotloch 3 geführt wird.
In übriger
Hinsicht weist die Räumeinrichtung 11 im
Wesentlichen die gleiche Gestaltung wie die in 1 dargestellte
Räumeinrichtung
auf, mit anderen Worten beinhaltet sie einen Schaft 14 und
einen im Wesentlichen konischen Bohrmeißel 15.
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Gemäß der Erfindung
ist die konische Fläche des
Bohrmeißels 15 der
Räumeinrichtung 11 in
eine Mehrzahl von Segmenten 18 unterteilt, von denen jedes
eine Mehrzahl von Bohrknöpfen 16 hält. Diese Knöpfe 16 weisen
zueinander in jeweiligen Segmenten 18 die gleichen Positionen
auf, mit anderen Worten enthält
jedes Segment Knöpfe,
die sich zueinander in dem gleichen Abstand von der Mittelachse
des Bohrmeißels/der
Räumeinrichtung
wie die Knöpfe
in den anderen Segmenten befinden. Somit befindet sich der Knopf 16 im
Segment 18 im gleichen Abstand von der Mittelachse der
Räumeinrichtung
wie der Knopf 16a im Segment 18'; siehe 4 und 5.
In ähnlicher
Weise befindet sich der Knopf 16c im Segment 18 im
gleichen Abstand von der Mittelachse der Räumeinrichtung wie der Knopf 16c' im Segment 18'.
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Dadurch,
dass die Knöpfe 16 im
Bohrmeißel 15 auf
diese Weise angeordnet sind, sind die Knöpfe selbst befähigt, die
Räumeinrichtung 11 beim
Bohren in Gestein 12 zu führen, so dass bewirkt wird,
dass das gebohrte Loch dem Pilotloch 13 folgt.
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Die
verschiedenen Knöpfe 16 eines
jeden Segmentes 18 sind so positioniert, dass sie in unterschiedlichen
Radialabständen
von der Mittelachse des Bohrmeißels
liegen, so dass mindestens ein Knopf eines jeden Segmentes fähig ist,
die Räumeinrichtung
zur Kante des Pilotlochs zu führen.
Wie aus der in 3 dargestellten Projektion in
eine gemeinsame Ebene zu ersehen, liegen die Knöpfe 16 benachbart
zueinander oder überlappen
einander in einem gewissen Ausmaß. Dies gewährleistet, dass mindestens
ein einziger Knopf 16 eines jeden Segmentes 18 immer
fähig ist,
gegen die Kante eines Pilotlochs zu tragen und dadurch die Räumeinrichtung entlang
dem Loch zu führen.
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Mit
Hilfe verschiedener vertikaler Kettenlinien 19a, 19b und 19c zeigt 3,
wie unterschiedliche Knöpfe 16a, 16b und 16c diese
Knöpfe
sind, die als Führungseinrichtungen
in einem Pilotloch fungieren, dessen Wand den Linien 19a, 19b oder 19c folgt. Somit
gibt es, resultierend aus der aneinander liegenden oder überlappenden
Beziehung jeweiliger Knöpfe 16,
immer einen Knopf in jedem Segment 18, der fähig ist,
die Räumeinrichtung
im Pilotloch zu führen. Ebenfalls
sind die Knöpfe 16d und 16e dargestellt, die
weiter nach außen
zur Kante 20 des Bohrmeißels 15 hin liegen.
Diese letzteren Knöpfe
haben normalerweise keinen Führungseffekt,
jedoch sind diese immer Knöpfe,
die Gestein schneiden oder entfernen, ungeachtet dessen, ob die
Kante des Pilotlochs der Linie 19a, der Linie 19b oder
der Linie 19c folgt.
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Die
Knöpfe,
die sich auf ihren konischen Segmenten am weitesten zur Mitte des
Bohrmeißels hin
befinden, d. h. die Knöpfe 16a sind
diejenigen, welche die kleinste Größe des Pilotlochs bestimmen, mit
der die Räumeinrichtung
verwendet werden kann. Beispielsweise war es mit Hilfe der Erfindung möglich, ein
Pilotloch mit einem Durchmesser von ca. 150 mm bis ca. 205 mm mit
ein- und derselben Räumeinrichtung
aufzuweiten.
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Die
Knöpfe 16 sind
in jedem der Segmente vorzugsweise zueinander in gleichem Muster
angeordnet. Außerdem
können
mehrere Knöpfe
in ein- und demselben Segment äquidistant
zum Mittelpunkt des Bohrmeißels
angeordnet sein, siehe insbesondere 5.
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Der
Bohrmeißel 15 muss
mindestens drei Segmente 18 beinhalten, um eine korrekte
Führung der
Räumeinrichtung 11 zu
erzielen. Es gibt vier Segmente im Fall der dargestellten Ausführungsform,
jedoch kann diese Anzahl in Abhängigkeit
von der Größe des Bohrers 11 größer sein.
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Die
Segmente 18 sind miteinander am Ende des Bohrmeißels 15 mittels
einer planaren oder geringfügig
konkaven Transversalendfläche 21 miteinander
verbunden. Bohrknöpfe 22 sind
auch in der Transversalendfläche 21 des
Bohrmeißels
vorgesehen. Die Funktion dieser letzteren Knöpfe besteht nicht darin, Gestein
wegzuschneiden, sondern jegliche Späne wegzuschleifen, die möglicherweise
heruntergefallen sind und sich im Pilotloch festgesetzt haben. Beim
Bohren eines Sackloches kommen diese Knöpfe 22 auch gegen
den Boden des Loches zur Anlage, so dass eine Materialschädigung beim
Bohrmeißel 15 verhindert
wird.
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Somit
ermöglicht
eine Räumeinrichtungsbaugruppe
der Erfindung, dass ein- und
dieselbe Räumeinrichtung
mit vorgebohrten Pilotlöchern
unterschiedlicher Größen verwendet
wird, obschon selbstverständlich
innerhalb gewisser Grenzen, was zu dem früheren Fall verschieden ist,
bei dem es erforderlich war, unterschiedliche Räumeinrichtungen, die an die
Größe der jeweiligen
Pilotlöcher
angepasst sind, zu verwenden.
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Da
eine Räumeinrichtung
der Erfindung keinen Pilotkörper
aufweist, besteht eine geringere Gefahr, dass der Bohrer Biegelasten
ausgesetzt wird, die zu einem Brechen des Bohrschaftes führen.
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Die
Gestaltung der Räumeinrichtung
der Erfindung senkt auch die Gefahr, dass der Bohrer durch Späne, die
im Pilotloch verbleiben, gestoppt wird, dank der Tatsache, dass
die am Ende 21 des Bohrmeißels 15 angeordneten
Knöpfe 22 fähig sind,
diese Späne
wegzuschleifen. Bohrspäne
können
sich leichter am Bohrmeißel
vorbeibewegen und in das Pilotloch herunterfallen, als dies zuvor
der Fall war, aufgrund des Nicht-Vorhandenseins eines hinderlichen Pilotkörpers.
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Die
Räumeinrichtung
der Erfindung ist auch zum Räumen
von Sacklöchern
besser geeignet als Räumeinrichtungen
des Standes der Technik, da die Gefahr einer Materialschädigung bei
dem Bohrmeißel
beträchtlich
geringer als im Fall von Räumeinrichtungen
des Standes der Technik ist, die einen Pilotkörper beinhalten. Ein weiterer
durch die Erfindung gelieferter Vorteil besteht darin, dass ein
Bohrmeißel, der
keinen Pilotkörper
beinhaltet, leichter als einer mit Pilotkörper ist.
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Wie
aus der vorhergehenden Beschreibung klar hervorgeht, kann die Räumeinrichtung
der Erfindung in mehr als drei Segmente unterteilt sein, wobei Knöpfe in mindestens
drei Segmenten zueinander in dem gleichen Abstand von der Mittelachse
des Bohrmeißels
entfernt angeordnet sind, wie in den anliegenden Ansprüchen definiert,
so dass die notwendige Stabilität
beim Führen
des Bohrmeißels
erzielt wird. Die Knöpfe
in den übrigen
Segmenten können in
geeigneter Weise unterschiedlich positioniert sein.