DE102016002551A1

DE102016002551A1 - Method for introducing a borehole into a rock and drilling device

Info

Publication number: DE102016002551A1
Application number: DE102016002551.4A
Authority: DE
Inventors: Vincent Nourrisson
Original assignee: RISS GmbH
Current assignee: RISS GmbH
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-09-07
Also published as: DE202016008430U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Bohrvorrichtung zum Einbringen eines Bohrloches (B) in ein Gestein oder ein gesteinsartiges Material mittels der einen Bohrer (3), insbesondere Gesteinsbohrer, aufweisenden Bohrvorrichtung (1) mit den Verfahrensschritten: • Zuführen einer viskoelastischen Flüssigkeit, insbesondere eines Gels (G) zur Bindung des bei der Bohrung entstehenden Gesteinsmehls M) vor und/oder während des Bohrens auf die Oberfläche (O), von der aus das Bohrloch (B) in das Gestein einzubringen ist, sowie • Einbringen der Bohrung unter gleichzeitiger Aufnahme des durch die Bohrung entstehenden Gesteinsmehles (M) in das Gel (G).The invention relates to a method and a boring device for introducing a borehole (B) into a rock or a rock-like material by means of the drilling device (1) comprising a drill (3), in particular a rock drill, with the method steps: supplying a viscoelastic fluid, in particular one Gels (G) for binding the rock meal M) produced during the drilling before and / or during drilling on the surface (O), from which the borehole (B) is to be introduced into the rock, and • Introduction of the bore while simultaneously receiving of the rock meal (M) resulting from the hole into the gel (G).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Bohrloches in ein Gestein oder ein gesteinsartiges Materials, insbesondere eine Fliese, mittels einer einen Gesteinsbohrer aufweisenden Bohrvorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner eine Bohrvorrichtung hierzu.The invention relates to a method for introducing a borehole into a rock or a rock-like material, in particular a tile, by means of a boring device having a rock drill. The invention further relates to a drilling device for this purpose.

Ein Problem bei dem Einbringen von Bohrlöchern in Gestein oder gesteinsartigem Material ist, dass hierbei ein Gesteinsmehl entsteht, das toxisch wirken kann und die Umgebung verschmutzt. Bekannt ist hierbei auch das Zusetzen von Bohrwasser, wodurch das Gesteinsmehl zumindest teilweise weggeschwemmt werden kann.A problem with the introduction of boreholes in rock or rocky material is that this creates a rock flour that can be toxic and pollutes the environment. Also known is the addition of drilling water, whereby the rock flour can be at least partially washed away.

Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren bzw. eine Bohrvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, durch das bzw. durch die den beim Bohren von Bohrlöchern auftretende Nachteilen nachhaltig begegnet werden kann.An object of the invention is to provide a method and / or a drilling device for carrying out the method by which the disadvantages occurring during the drilling of boreholes can be sustainably counteracted.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.The stated object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments are described in the subclaims.

Die gestellte Aufgabe wird bereits dadurch gelöst, dass das Verfahren die Schritte aufweist:

• Zuführen einer viskoelastischen Flüssigkeit, insbesondere eines Gels zur Bindung des bei der Bohrung entstehenden Gesteinsmehls vor und/oder während des Bohrens auf die Gesteinsoberfläche, von der aus das Bohrloch in das Gestein einzubringen ist, sowie
• Einbringen der Bohrung unter gleichzeitiger Aufnahme des durch die Bohrung entstehenden Gesteinsmehles in das Gel.

The stated object is already achieved by the method comprising the steps:

Supplying a viscoelastic liquid, in particular a gel, for bonding the rock meal produced during the drilling, before and / or during the drilling, to the rock surface from which the borehole is to be introduced into the rock, and
• Introduce the hole while simultaneously receiving the rock meal resulting from the hole in the gel.

Mit dem Zuführen einer viskoelastischen Flüssigkeit, insbesondere eines Gels, vor und/oder während des Bohrens auf die Gesteinsoberfläche ergibt sich der Vorteil, dass diese viskoelastische Flüssigkeit, insbesondere Gel, nicht, wie bei einer üblichen Bohrerflüssigkeit, vor Ort verläuft und während des Bohrvorgangs das Gesteinsmehl unter Verschmutzung der Umgebung fortführt, sondern dass diese viskoelastische Flüssigkeit, insbesondere Gel, zumindest bei einer waagerechten oder leicht winkligen Positionierung der Gesteinsoberfläche auf dem aufgetragenen Ort, das heißt dort, wo der Gesteinsbohrer ansetzt, verbleibt. Im Folgenden wird stets lediglich von einem Gel gesprochen, wobei jedoch auch hier stets eine viskoelastische Flüssigkeit gemeint ist, es sei denn, es geht um eine spezifische Eigenschaft, wie die Zusammensetzung, des Gels.With the supply of a viscoelastic fluid, in particular a gel, before and / or during drilling on the rock surface, there is the advantage that this viscoelastic fluid, in particular gel, does not run in place, as in the case of a conventional drill fluid, and during the drilling process Rock meal continues under pollution of the environment, but that this viscoelastic fluid, in particular gel, at least in a horizontal or slightly angled positioning of the rock surface on the applied location, that is, where the rock drill attaches, remains. In the following, we will always speak only of a gel, but again always a viscoelastic liquid is meant, unless it is a specific property, such as the composition of the gel.

Der Gesteinsbohrer kann somit durch aufgebrachtes Gel hindurch auf der Gesteinsoberfläche ansetzen und von dieser benetzt werden. Er kann ferner das beim Bohren entstehende Gesteinsmehl mit dem Gel verrühren. Hierdurch kann ein Gemenge aus Gel und Gesteinsmehl entstehen, das wesentlich viskoser bis pastoser als das ursprüngliche Gel werden kann. Das Gel kann mit dem Gesteinsmehl zu einer Masse mit einer Konsistenz höherer Viskosität als die, die das Gel vor dem Bohrvorgang aufweist, vermischt werden. Das Gel kann mit dem Gesteinsmehl zu einer Paste verdickt werden.The rock drill can thus set by applied gel on the rock surface and be wetted by this. He can also mix the resulting during drilling rock flour with the gel. This can result in a mixture of gel and rock flour, which can be much more viscous to pasty than the original gel. The gel may be mixed with the rock flour into a mass having a consistency of higher viscosity than that which the gel has before the drilling operation. The gel can be thickened with the rock flour to a paste.

Mit der Netzung des Gels an dem Gesteinsbohrer kann zudem eine verbesserte Kühlung des Gesteinsbohrers erzielt werden. Auch der Verbleib des Gels im Bereich des oder an dem Gesteinsbohrer ermöglicht eine kontinuierliche Kühlung desselben. Abhängig unter anderem von der tatsächlichen Viskosität, kann das zugeführte Gel vor Ort gesteuert kumuliert werden und hierüber insgesamt eine erhöhte Wärmemenge aufnehmen, das heißt besser kühlen. Wie eigene Versuche ergaben, kann die Viskosität des Gels mit seiner Vermengung mit dem Gesteinsmehl so ansteigen, dass es auch bei senkrecht angestellter Gesteinsoberfläche nicht unter Schwerkrafteinwirkung abläuft.With the net of the gel on the rock drill, moreover, an improved cooling of the rock drill can be achieved. Also, the whereabouts of the gel in the area of or on the rock drill allows it to be cooled continuously. Depending on, among other things, the actual viscosity, the supplied gel can be cumulated on site in a controlled manner and absorb, ie better cool, a total of an increased amount of heat. As our own experiments have shown, the viscosity of the gel with its admixture with the rock flour may increase so that it does not expire under vertically applied rock surface under gravity.

Das Gel als disperses System mit mindestens zwei Komponenten, einer festen Komponente unter einer flüssigen Komponente (Lyogel) oder gasförmigen Komponente (Xerogel) definiert werden. Im Rahmen der Erfindung wird Lyogel wegen der wässrigen Komponente bevorzugt, da diese zur Kühlung des Gesteinsmehls und des Bohrers beitragen kann. Ferner kann die Flüssigkeit mit dem Verrühren des Gels mit dem Gesteinsmehl die Partikel des Gesteinsmehls netzen und somit besser in das Gel einbinden. Insbesondere wegen der oben beschriebenen Kühlwirkung und der Vermengung ist es von Vorteil, wenn das Gel so zugeführt wird, dass es während des Bohrvorgangs zumindest zum Teil von dem sich bewegenden Bohrer mitgeführt wird.The gel can be defined as a disperse system with at least two components, a solid component below a liquid component (lyogel) or gaseous component (xerogel). In the context of the invention, lyogel is preferred because of the aqueous component, since this can contribute to the cooling of the rock flour and the drill. Further, by stirring the gel with the rock flour, the liquid can wet the particles of rock powder and thus better integrate it into the gel. In particular, because of the cooling effect and mixing described above, it is advantageous if the gel is supplied so that it is at least partially carried along by the moving drill during the drilling operation.

Gemäß eigenen Versuchen kann das Gel so eingestellt werden, dass es auch auf einer nach unten weisenden Gesteinsoberfläche haftet, wenn diese zumindest eine gewisse Porosität aufweist. Abhängig von der Konsistenz des Gels kann der Bohrer beim Einbringen des Bohrloches durch das Gel geschmiert werden.According to our own experiments, the gel can be adjusted so that it also adheres to a downwardly facing rock surface, if this has at least a certain porosity. Depending on the consistency of the gel, the drill bit may be lubricated by the gel as it drills the wellbore.

Bevorzugt kann als Gel ein übliches Kühlgel eingesetzt werden. Dies kann so ausgelegt sein, dass es insbesondere im medizinischen Bereich unter anderem zur Kühlung der Haut bei Prellungen, Brandwunden, Sonnenbrand und/oder Insektenstichen eingesetzt wird. Auch hier waren die Versuche zum erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung Kühlgels positiv.Preferably, a conventional cooling gel can be used as the gel. This can be designed so that it is used, in particular in the medical field, inter alia for cooling the skin in case of bruises, burns, sunburn and / or insect bites. Again, the experiments on the process according to the invention using cooling gel were positive.

Prinzipiell kann das Gel manuell oder maschinell zugeführt werden. Bei einer manuellen Zuführung wird bevorzugt, dass das Gel vor dem Bohren unmittelbar auf die Oberfläche aufgetragen wird. Hierzu kann das Gel aus einem beispielsweise tubenartigem Vorratsbehälter herausgedrückt werden. Dies ist insbesondere dann ein geeignetes Verfahren, wenn, wie beispielsweise bei der Einrichtung eines Badezimmers, nur einzelne Fliesen angebohrt werden müssen. Hierbei kann die Zuführung vorzugsweise diskontinuierlich, d. h. insbesondere lediglich vor dem Bohrvorgang, erfolgen. Hierbei kann, beispielsweise. unter Zuhilfenahme einer an dem Vorratsbehälter angebrachten Skalierung, die Zuführung des Gels dosiert erfolgen. In principle, the gel can be fed manually or mechanically. In a manual feed, it is preferred that the gel be applied directly to the surface prior to drilling. For this purpose, the gel can be pushed out of an example tube-like reservoir. This is particularly a suitable method if, for example, when setting up a bathroom, only individual tiles need to be drilled. In this case, the supply may preferably be discontinuous, ie in particular only before the drilling operation. This can, for example. with the aid of a scale attached to the reservoir, the delivery of the gel is metered.

Auch bei der maschinellen Zuführung kann das Gel vor dem Bohrvorgang vorzugsweise dosiert auf die Oberfläche des Gesteins bzw. gesteinsartigem Materials aufgebracht werden. Insbesondere dann, wenn die vorgesehene Bohrtiefe relativ hoch ist oder wenn mehrere Fliesen hintereinander aneinander gelegt auf einmal durchbohrt werden sollen, ist es vorteilhaft, dass das Gel kontinuierlich während des Bohrvorgangs zugeführt wird. Hierbei kann die Zuführung beispielsweise druckgesteuert oder durchflussgesteuert sein.Also in the case of the mechanical feed, the gel can preferably be metered onto the surface of the rock or rock-like material before the drilling operation. In particular, if the intended drilling depth is relatively high, or if several tiles are to be pierced one after the other at once, it is advantageous for the gel to be fed continuously during the drilling operation. In this case, the supply can be for example pressure-controlled or flow-controlled.

Das Gel kann beispielsweise über eine Düse austretend zugeführt werden. Insbesondere kann das Gel aus einem bestimmten Abstand oder Abstandsbereich zur Oberfläche auf dieselbe aufgebracht. Die Düse kann somit wie beschrieben beabstandet zur Oberfläche angeordnet sein. Dieser Abstand zu der Oberfläche hin kann während des Bohrvorgangs zu mindestens etwa konstant gehalten werden.The gel can be supplied exiting via a nozzle, for example. In particular, the gel can be applied to the same from a certain distance or distance range from the surface. The nozzle can thus be arranged as described spaced from the surface. This distance to the surface can be kept at least approximately constant during the drilling process.

Bohrer und Düse können axial relativ zueinander beweglich angeordnet sein. Hierbei kann der Bohrer axial relativ zur Austrittsöffnung verfahrbar angeordnet sein. Insbesondere kann die Düse zumindest während des Bohrvorganges statisch zu einer Basis der Bohrungsvorrichtung gehalten angeordnet sein, während der Bohrer in Bohrrichtung axial verfahrbar ist. Insbesondere bei einer manuellen Betätigung des Bohrers sollte der Abstand der Düse zu der Oberfläche zumindest etwas größer als die vorgesehene Bohrlochtiefe des einzubringenden Bohrloches sein. Allgemein kann der Abstand über Abstandssensoren gesteuert oder geregelt werden.Drill and nozzle can be arranged axially movable relative to each other. In this case, the drill can be arranged axially movable relative to the outlet opening. In particular, the nozzle can be arranged statically held at least during the drilling process to a base of the drilling device, while the drill is axially movable in the drilling direction. In particular, in a manual operation of the drill, the distance of the nozzle to the surface should be at least slightly larger than the intended hole depth of the borehole to be introduced. In general, the distance can be controlled or regulated by distance sensors.

Die Zuführung des Gels kann seitlich oder konzentrisch zum Bohrer erfolgen. Hierbei kann das Gel so nahe zu dem Bohrer gebracht werden, dass es mit der Zuführung in einen unmittelbaren Kontakt mit dem Bohrer gebracht wird. Hierbei kann das Gel im bestimmten Maße unter Kühlung des Bohrers an demselben haften und von demselben zu dem Gesteinsmehl hin mitgeführt werden, wo das Gel in das Gesteinsmehl eingerührt und verrührt werden kann.The delivery of the gel can be done laterally or concentrically to the drill. In this case, the gel can be brought so close to the drill that it is brought into direct contact with the drill with the feed. In this case, the gel can adhere to the certain extent while cooling the drill and be carried along by the same to the rock flour, where the gel can be stirred into the rock flour and stirred.

Das Gel kann nach dem Einbringen des Bohrlochs in das Gestein bzw. gesteinsartige Material von demselben leicht entfernt, insbesondere abgesogen, abgeschabt und/oder abgewischt werden. Anschließend kann ein Freispülen des Gesteinsbohrers beispielsweise durch Bohrflüssigkeit erfolgen, die vorzugsweise über die gleiche Austrittsöffnung gegen den Bohrer gebracht werden kann. Die alternative Zuführung von Gel oder Bohrflüssigkeit kann auf einfache Weise beispielsweise über einen Dreiwegehahn erfolgen.The gel can be easily removed from the same after the introduction of the well into the rock or rock-like material, in particular be sucked off, scraped off and / or wiped off. Subsequently, a flushing of the rock drill can be done for example by drilling fluid, which can preferably be brought via the same outlet opening against the drill. The alternative supply of gel or drilling fluid can be done in a simple manner, for example via a three-way cock.

In einer alternativen Lösung der eingangs gestellten Aufgabe kann eine Bohrvorrichtung zum Einbringen eines Bohrlochs in ein Gestein oder ein gesteinsartiges Material, insbesondere in eine Fliese, bereitgestellt werden, die für die Anwendung des zuvor und auch nachfolgend beschriebenen Verfahrens geeignet ist. Hierzu kann die Bohrvorrichtung eine Bohreranordnung mit einem in einer Bohrrichtung führbaren und mittels eines Antriebs um eine Bohrachse drehbaren Bohrer, insbesondere einem Gesteinsbohrer, aufweisen. Insbesondere kann die Bohrvorrichtung eine Gelzuführungsvorrichtung zur Zuführung einer viskoelastischen Flüssigkeit, insbesondere eines Gels, zur Bindung des bei der Bohrung entstehenden Gesteinsmehls vor und/oder während des Bohrens auf die Oberfläche, von der aus das Bohrloch in das Gestein einzubringen ist, aufweisen. Hierbei ist vorgesehen, dass mit dem Einbringen der Bohrung unter gleichzeitiger Aufnahme des durch die Bohrung entstehenden Gesteinsmehls in das Gel erfolgt. Zudem kann eine Steuerung und/oder Regelung zur Steuerung bzw. Regelung vorgesehen sein. Insbesondere kann die Bohrvorrichtung so ausgelegt sein, dass mittels ihr die oben und nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte, inklusiv der Steuerung und Regelung insbesondere auf der Basis von vorgesehenen Sensoren, durchgeführt werden können.In an alternative solution to the problem set out above, a drilling device for introducing a borehole into a rock or a rock-like material, in particular into a tile, can be provided, which is suitable for the application of the method described above and also below. For this purpose, the drilling device can have a drill arrangement with a drill which can be guided in a drilling direction and can be rotated by means of a drive about a drilling axis, in particular a rock drill. In particular, the drilling device may comprise a gel supply device for supplying a viscoelastic fluid, in particular a gel, for binding the rock meal produced during drilling before and / or during drilling on the surface from which the borehole is to be introduced into the rock. It is provided that takes place with the introduction of the bore while simultaneously receiving the resulting from the drilling rock flour into the gel. In addition, a control and / or regulation may be provided for control or regulation. In particular, the drilling device can be designed so that by means of it the above and below described method steps, including the control and regulation, in particular on the basis of provided sensors, can be performed.

Insbesondere kann die Gelzuführungsvorrichtung für das Gel einen Vorratsbehälter mit einer eine Austrittsöffnung aufweisenden Zuleitung aufweisen. Diese Austrittsöffnung kann düsenförmig ausgebildet sein. Ferner kann die Austrittsöffnung so nahe zu dem Bohrer angeordnet sein, dass das austretende Gel von dem Bohrer zumindest teilweise erfasst und mitgeführt werden kann.In particular, the gel supply device for the gel can have a storage container with a supply line having an outlet opening. This outlet opening may be formed nozzle-shaped. Furthermore, the exit opening can be arranged so close to the drill that the exiting gel can be at least partially captured and carried by the drill.

Hierzu kann die Austrittsöffnung bezüglich der Bohrachse in Höhe des Bohrers angeordnet sein. Die Austrittsöffnung kann zudem in einem bestimmten Abstand zu der für die Einbringung des Bohrlochs vorgesehenen Oberfläche des Gesteins oder gesteinsartigem Materials gebracht und/oder gehalten angeordnet sein. Dieses kann beispielsweise, wie oben erwähnt, über eine Steuerung oder Regelung erfolgen. Die Steuerung oder Regelung kann beispielsweise über eine Messung der Bohrerdrehzahl, des Bohrervorschubs und/oder einem vorzugsweise optisch erfassten Aufkommen an Gesteinsmehl erfolgen. Gleiches gilt beispielsweise bei der Steuerung und/oder Regelung bei einer druckbelasteten Zuführung des Gels.For this purpose, the outlet opening can be arranged with respect to the drilling axis in the amount of the drill. In addition, the outlet opening can be arranged and / or held at a specific distance from the surface of the rock or rocky material provided for the introduction of the borehole. This can, for example, how mentioned above, via a control or regulation. The control or regulation can take place, for example, via a measurement of the drill rotational speed, of the drill advance and / or a preferably optically recorded amount of rock flour. The same applies, for example, in the control and / or regulation in a pressure-loaded supply of the gel.

Unaufwändig kann konstruktiv vorgesehen sein, dass die Zuführung einen vorzugsweise einstellbaren Abstandshalter aufweist, der beim Bohren unter Wahrung des Abstands zwischen Austrittsöffnung und Oberfläche auf derselben aufliegt. Zum Ausgleich auftretender Vibrationen beim Bohrvorgang kann der Abstandshalter federgelagert angeordnet sein.It can be inexpensively provided structurally that the feed has a preferably adjustable spacer, which rests on the same during drilling while maintaining the distance between the outlet opening and the surface. To compensate for vibrations occurring during the drilling process, the spacer may be arranged spring-loaded.

Die Zuleitung an sich kann zumindest im Bereich des Bohrers seitlich zu demselben verlaufend angeordnet sein. Hierbei kann die Austrittsöffnung zumindest mit einer Richtungskomponente zu dem Bohrer hinweisen. Insbesondere kann ein bezüglich der Bohrachse radialer Abstand zur Mantelfläche des Bohrers kleiner als der doppelte Durchmesser, vorzugsweise kleiner als der ganze Durchmesser oder der halbe Durchmesser des Bohrers sein. Ein optimaler Abstand ist unter anderem von der Viskosität des einzusetzenden Gels abhängig, d. h. je höher die Viskosität ist desto größer kann der Abstand sein.The feed line per se can be arranged laterally to the same, at least in the region of the drill. In this case, the outlet opening may indicate at least one directional component to the drill. In particular, with respect to the drilling axis radial distance to the lateral surface of the drill may be smaller than twice the diameter, preferably smaller than the entire diameter or half the diameter of the drill. An optimal distance depends inter alia on the viscosity of the gel to be used, d. H. the higher the viscosity, the greater the distance can be.

Im Falle einer konzentrischen Zuführung kann diese beispielsweise in Form eines Hohlzylinders, den für den Gesteinsbohrer vorgesehenen Aufnahmeraum konzentrisch umschließen. Hierbei kann die Zuführung in einem zu dem vorgesehenen Aufnahmeraum radialen Abstand, d. h., in Einbaulage des Bohrers, in einem zu dem Bohrer radialen Abstand gehalten angeordnet sein. Der Vorteil der konzentrischen Zuführung ist, dass das Gel über den gesamten Umfang des Bohrers zugeführt werden kann, wodurch dieser vollständiger mit dem Gel genetzt und das Gel effektiver mit dem Gesteinsmehl vermengen kann.In the case of a concentric feed, this can, for example in the form of a hollow cylinder, concentrically surround the receiving space provided for the rock drill. Here, the supply in a radial distance to the intended receiving space, d. h., In installation position of the drill, be held in a radial distance to the drill. The advantage of the concentric delivery is that the gel can be delivered over the entire circumference of the drill, allowing it to more fully gel-saturate and mix the gel more effectively with the rock meal.

Die Zuführung kann zumindest über einen axialen Bereich oder axialen Teilbereich des Aufnahmeraumes für den Bohrer beispielsweise die Form eines doppelwandigen Hohlzylinders mit einem Ringkanal zwischen den beiden Zylinderwänden, d. h. eine radial innen liegende Zylinderwand und eine radial außen liegende Zylinderwand, aufweisen, wobei das Gel durch den Ringkanal transportiert wird. Hierbei kann der radial innenliegende Wandzylinderrand nahe zu dem oder sogar nahezu angrenzend an den Aufnahmeraum bzw. den Bohrer angeordnet sein. Sie kann radiale Durchgangsöffnungen aufweisen, durch die das Gel in den Aufnahmeraum hinein gebracht, insbesondere gedrückt werden kann.The supply can, for example, at least over an axial region or axial portion of the receiving space for the drill, the shape of a double-walled hollow cylinder with an annular channel between the two cylinder walls, d. H. a radially inner cylinder wall and a radially outer cylinder wall, wherein the gel is transported through the annular channel. Here, the radially inner wall cylinder edge can be arranged close to or even almost adjacent to the receiving space or the drill. It may have radial passage openings through which the gel can be brought into the receiving space, in particular pressed.

Die Zuführung kann in einer Ruhelage in Bohrrichtung vor der Bohrerspitze enden.The supply can end in a rest position in the drilling direction in front of the drill bit.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Bohrvorrichtung näher erläutert, ohne jedoch die Erfindung hierauf zu beschränken. In der Zeichnung zeigen:The present invention is explained in more detail below with reference to several embodiments of the drilling apparatus shown in a drawing, but without limiting the invention thereto. In the drawing show:

1a–1c zur Verdeutlichung der wesentlichen Verfahrensschritte bei einer manuellen Zuführung eines Gels jeweils eine schematische Schnittansicht eines Gesteins, hier eine Fliese, mit jeweils einem Verfahrensschritt, 1a - 1c to illustrate the essential process steps in the case of a manual feed of a gel, in each case a schematic sectional view of a rock, in this case a tile, with one process step each,

2 einen gleichen Verfahrensschritt wie in 1c, jedoch mittels einer Bohrvorrichtung mit maschineller Zuführung des Gels, 2 a same process step as in 1c but by means of a drilling device with mechanical feeding of the gel,

3 gleich wie 2, jedoch mit einer anderen Ausführungsform der Bohrvorrichtung, 3 same as 2 but with another embodiment of the drilling device,

4a und 4b zur Verdeutlichung der wesentlichen Verfahrensschritte bei der maschinellen Zuführung eines Gels jeweils eine schematische Schnittansicht eines Gesteins, hier einer Fliese, mit dem jeweiligen Verfahrensschritt, 4a and 4b to illustrate the essential process steps in the mechanical feeding of a gel, respectively, a schematic sectional view of a rock, here a tile, with the respective process step,

5a und 5b ebenfalls einen gleichen Verfahrensschritt wie in 4a bzw. 4b, jedoch mit einer anderen Ausführungsform der Bohrvorrichtung. 5a and 5b also a same process step as in 4a respectively. 4b but with another embodiment of the drilling device.

In den 1–5 wird in verschiedenen Ausführungsformen eine Bohrvorrichtung 1 zum Einbringen eines Bohrloches B in ein Gestein oder ein gesteinsartiges Materials, insbesondere in eine hier dargestellten Fliese F, unter Zuführen einer viskoelastischen Flüssigkeit, insbesondere eines hier dargestellten und mittels eines Punktemusters zeichnerisch hervorgehobenes Gels G, vor und/oder während des Bohren auf die Oberfläche O gezeigt, von der aus das Bohrloch B in die Fliese F einzubringen ist. Die Bohrvorrichtung 1 weist eine Bohreranordnung 2 mit einem in einer Bohrrichtung b führbaren und mittels eines hier nicht gezeigten Antrieb um eine Bohrachse a drehbaren Bohrer 3, hier in Form eines Gesteinsbohrers, einer Gelzuführungsvorrichtung 4 zum Zuführen des Gels G auf die Oberfläche O und einer hier der Übersichtlichkeit der Zeichnung halber nicht gezeigten Steuerung und/oder Regelung.In the 1 - 5 For example, in various embodiments, a drilling device will be described 1 for introducing a borehole B into a rock or a rock-like material, in particular into a tile F shown here, by supplying a viscoelastic liquid, in particular a gel G illustrated here and drawn by means of a dot pattern, before and / or during the drilling onto the surface O, from which the borehole B is to be introduced into the tile F. The drilling device 1 has a drill assembly 2 with a drivable in a drilling direction b and by means of a drive not shown here about a drilling axis a rotatable drill 3 , here in the form of a rock drill, a Gelzuführungsvorrichtung 4 for supplying the gel G to the surface O and a control and / or regulation not shown here for the sake of clarity of the drawing.

Die Gelzuführungsvorrichtung 4 weist einen Vorratsbehälter 41 mit einer eine Austrittsöffnung 42 aufweisenden Zuleitung 43 auf. Die Austrittsöffnung 42 ist bei den Ausführungsformen gemäß den 4–5 nahe dem Bohrer 3 bzw., was hier nicht dargestellt ist, nahe dem für den Bohrer 3 vorgesehenen Aufnahmeraum in der Bohrvorrichtung 1 angeordnet, wobei die Austrittsöffnung 42 schräg angestellt zum Bohrer 3 hin ausgerichtet angeordnet ist. Die Austrittsöffnung 42 weist, was hier nicht ersichtlich ist, als Düse eine leichte Verengung der Austrittsöffnung 42 auf. „Nahe” heißt hier, die Austrittsöffnung 42 in einer Entfernung weniger als 1/3 des Durchmessers des Bohrers 3 angeordnet ist. Hierbei ist die Austrittsöffnung 42 bezüglich der Bohrachse a in Höhe des Bohrers 3 angeordnet.The gel delivery device 4 has a reservoir 41 with an outlet opening 42 having supply line 43 on. The outlet opening 42 is in the embodiments according to the 4 - 5 near the drill 3 or, what is not shown here, close to that for the drill 3 provided receiving space in the drilling device 1 arranged, with the outlet opening 42 aslant employed to the drill 3 arranged aligned. The outlet opening 42 indicates, what is not apparent here, as a nozzle, a slight narrowing of the outlet opening 42 on. "Close" here means the exit opening 42 at a distance less than 1/3 of the diameter of the drill 3 is arranged. Here is the outlet opening 42 with respect to the drilling axis a at the level of the drill 3 arranged.

Gemäß den Ausführungsformen der Bohrvorrichtung 1 in den 2–5 ist die Austrittsöffnung 42 in einem bestimmten Abstand x zu der Oberfläche O der Fliese F beabstandet gehalten, wobei dieser Abstand x bei dem Einbringen des Bohrloch B in die Fliese F konstant bleibt. Die Entfernung der Austrittsöffnung 42 zum Bohrer 3 und ihr Abstand x zu der Oberfläche O hin sind hierbei so gewählt, dass das zuzuführen Gel G ungehindert durch die Austrittsöffnung 42 zugeführt werden kann und dass das Gel G so nahe zu dem Bohrer 3 hin gebracht werden kann, dass dieser das Gel G mitnimmt, ohne von dem Gel G behindert zu werden. Diese Abmessungen sind unter anderem von der Viskosität des Gels G und damit dem Fließvermögen des Gels G abhängig.According to the embodiments of the drilling device 1 in the 2 - 5 is the exit opening 42 kept at a certain distance x to the surface O of the tile F spaced, this distance x remains constant in the introduction of the borehole B in the tile F. The removal of the outlet 42 to the drill 3 and their distance x to the surface O out here are chosen so that the supply gel G unhindered through the outlet opening 42 can be fed and that the gel G so close to the drill 3 can be brought that this takes the gel G, without being hampered by the gel G. These dimensions depend inter alia on the viscosity of the gel G and thus the flowability of the gel G.

In den 1a–1c wird jeweils eine schematische Schnittansicht eines Gesteins, hier einer Fliese, mit jeweils einem Verfahrensschritt bei einer manuellen Zuführung des Gels gezeigt. Hierbei wird gemäß 1a das Gel manuell aus dem hier tubenartigem Vorratsbehälter 41 über die Zuleitung 43 auf die Oberfläche O der Fliese F in dem Bereich der Oberfläche O aufgetragen, in dem die Bohrung eingebracht werden soll. Gemäß 1b wird dann der Bohrer 3 auf die Oberfläche E der Fliese F aufgesetzt, wobei er hierzu in das auf der Oberfläche aufgebrachte Gel G ein taucht. Unmittelbar einsichtig ist, dass der Bohrer 3 das Gel G mit seiner Drehung um die Bohrachse a in Drehrichtung d mitnimmt. Mit dem Abtrag von der Oberfläche O der Fliese F entsteht Gesteinsmehl M, welches mit dem Gel G vermengt wird. Dies ist in 1c durch die das Gesteinsmehl M andeutenden in Gel G etwas größeren Kreise symbolhaft angedeutet. Wie bereits in der Beschreibungseinleitung ausführlich beschrieben, haftet das Gel G auch bei Schräglage bzw., unter bestimmten Umständen, sogar in über Kopflage auf der Oberfläche, ohne wie übliche Flüssigkeit abzulaufen. Ferner wird durch die Beimengungen des Gesteinsmehls M in das Gel G gebunden. Zudem wirkt das Gel G fühlend auf dem Bohrer 3 und das Bohrloch B. Ferner bleibt das Gel G, wie in den 1c, 2, 3, 4b und 5b mit dem Bohrer 3 im eingebrachten Bohrloch B schematisch gezeigt, auch bei fortgeschrittenem Bohrvorgang weiterhin Kontakt mit dem Bohrer 3, so dass der Bohrer 3 weiterhin gekühlt wird.In the 1a - 1c In each case, a schematic sectional view of a rock, here a tile, each shown with a method step in a manual feed of the gel. This is in accordance with 1a the gel manually from the here tubule-like reservoir 41 over the supply line 43 applied to the surface O of the tile F in the area of the surface O, in which the bore is to be introduced. According to 1b then becomes the drill 3 placed on the surface E of the tile F, where he dips into the applied on the surface of gel G. Immediately obvious is that the drill 3 the gel G with its rotation around the drilling axis a in the direction of rotation d entrains. The removal of the surface O of the tile F produces rock flour M, which is mixed with the gel G. This is in 1c symbolically indicated by the somewhat larger circles indicated by the rock flour M in Gel G. As already described in detail in the introduction, the gel G also adheres to an inclined position or, under certain circumstances, even to a top position on the surface, without running off as usual. Furthermore, the admixtures of the rock flour M are bound in the gel G. In addition, the gel G feels on the drill 3 and borehole B. Further, the gel G remains as in FIGS 1c . 2 . 3 . 4b and 5b with the drill 3 shown schematically in the introduced hole B, continue to contact the drill even with advanced drilling 3 so that the drill bit 3 continues to be cooled.

Abhängig von der Konsistenz des Gels G kann der Bohrer 3 durch das Gel G geschmiert werden.Depending on the consistency of the gel G, the drill can 3 be lubricated by the gel G.

In den 2–5 wird anhand verschiedener Ausführungsformen der Bohrvorrichtung 1 mögliche Formen der maschinellen Zuführung des Gels G gezeigt, wobei hier in den 4 und 5 jeweils der Ablauf in zwei Schritten und in den 2 und 3 jeweils nur ein Schritt dargestellt wird. In allen 2–5 ist der Übersichtlichkeit halber von der Gelzuführung 4 lediglich die Zuleitung 43 mit endseitiger Austrittsöffnung 42 In the 2 - 5 is based on various embodiments of the drilling device 1 shown possible forms of mechanical delivery of the gel G, wherein here in the 4 and 5 each of the process in two steps and in the 2 and 3 only one step is displayed. In all 2 - 5 is for the sake of clarity of the gel supply 4 only the supply line 43 with end outlet opening 42

Gemäß 2 erfolgt, wie an der seitlich angeordneten Zuleitung ersichtlich, die Zuführung des Gels G seitlich vom Bohrer 3, wobei die Austrittsöffnung 42 dem Bohrer 3 zugewandt angeordnet ist. Hierbei ist vorgesehen, dass vor Beginn des Einbringens des Bohrloches B in die Fliese F eine bestimmte Menge an Gel G auf die Oberfläche O aufgebracht wird und dass dann der Bohrer 3 mit der Bohrung beginnt.According to 2 takes place, as can be seen on the laterally arranged feed line, the supply of the gel G laterally from the drill 3 , wherein the outlet opening 42 the drill 3 is arranged facing. It is provided that before starting the introduction of the borehole B in the tile F a certain amount of gel G is applied to the surface O and that then the drill 3 begins with the hole.

Gemäß den 4–5 weist Bohrvorrichtung 1 als Zuleitung 43 einen Hohlzylinder 44 auf, der, bezüglich der Bohrachse a, koaxial, radial außen und radial beabstandet zu dem hier durch die Außenkontur des Bohrers 3 repräsentierten Aufnahmeraum 31 angeordnet ist. Hierbei ist vorgesehen, dass das Gel G, in dem Zwischenraum zwischen Hohlzylinder 44 und Bohrer 3 in Bohrrichtung b zugeführt und durch die Austrittsöffnung 42 nahe der Oberfläche O auf dieselbe aufgegeben wird. Dadurch wird der Bohrer 3 frühzeitig mit dem Gel G in Kontakt gebracht, wodurch dieses den Bohrer 3 über einen größeren Abschnitt desselben kühlt und mit der Drehung des Bohrers 3 relativ zum Hohlzylinder 44 bewegt wird.According to the 4 - 5 has drilling device 1 as a supply line 43 a hollow cylinder 44 on, with respect to the drilling axis a, coaxial, radially outwardly and radially spaced from the here by the outer contour of the drill 3 represented recording room 31 is arranged. It is provided that the gel G, in the space between the hollow cylinder 44 and drills 3 supplied in the drilling direction b and through the outlet opening 42 near the surface O is abandoned on the same. This will make the drill 3 early brought in contact with the gel G, causing this the drill 3 it cools over a larger portion of it and with the rotation of the drill 3 relative to the hollow cylinder 44 is moved.

In allen hier gezeigten Ausführungsformen der Bohrvorrichtung 1 zum maschinellen Zuführen des Gels G ist die Austrittsöffnung 42 während des Bohrvorganges in einen konstanten Abstand x zu der Oberfläche O gehalten angeordnet, während der Bohrer 3 in üblicher Weise in und gegen Bohrrichtung b relativ beweglich zu einer hier nicht gezeigten Basis und damit hier zur Zuleitung 43 angeordnet ist. Dies kann, wie bei den Ausführungsformen der Bohrvorrichtung 1 gemäß den 2, 4a und 4b vorgesehen dadurch erfolgen, dass die Zuleitung 43 Lage unveränderlich zu der hier nicht gezeigten Basis gehalten wird. In den hier gezeigten Ausführungsformen gemäß den 3 und 5 ist eine Abstützung 5 vorgesehen, die hier rein schematisch in Form eines (3) oder dreier Stützbeine 51 (5) dargestellt ist, wobei die Stützbeine 51 hier an der Zuleitung 43 festgelegt sind und sich in Arbeitslage beabstandet zum Bohrloch B an der Oberfläche O abstützen.In all embodiments of the drilling device shown here 1 for machine feeding the gel G is the exit opening 42 during the drilling process kept at a constant distance x held to the surface O, while the drill 3 in the usual way in and against drilling direction b relatively movable to a base not shown here and thus here to the supply line 43 is arranged. This may, as in the embodiments of the drilling device 1 according to the 2 . 4a and 4b provided by the fact that the supply line 43 Location is held unchangeable to the base not shown here. In the embodiments shown here according to the 3 and 5 is a support 5 provided here purely schematically in the form of a ( 3 ) or three support legs 51 ( 5 ), wherein the support legs 51 here on the supply line 43 are fixed and spaced apart in the working position to the borehole B on the surface O.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bohrvorrichtungdrilling
22: Bohreranordnunghole assembly
33: Bohrerdrill
44: GelzuführungsvorrichtungGelzuführungsvorrichtung
4141: Vorratsbehälterreservoir
4242: Austrittsöffnungoutlet opening
4343: Zuleitungsupply
55: Abstützungsupport
5151: Stützbeinoutrigger
BB: Bohrlochwell
FF: Fliesetile
GG: Gelgel
OO: Oberflächesurface
aa: Bohrachsedrilling axis
bb: Bohrrichtungdrilling direction
dd: Drehrichtungdirection of rotation
xx: Abstanddistance

Claims

Verfahren zum Einbringen eines Bohrloches (B) in ein Gestein oder ein gesteinsartiges Material, insbesondere eine Fliese (F), mittels einer einen Bohrer (3), insbesondere Gesteinsbohrer, aufweisenden Bohrvorrichtung (1) mit den Verfahrensschritten: • Zuführen einer viskoelastischen Flüssigkeit, insbesondere eines Gels (G) zur Bindung des bei der Bohrung entstehenden Gesteinsmehls M) vor und/oder während des Bohrens auf die Oberfläche (O), von der aus das Bohrloch (B) in das Gestein einzubringen ist, sowie • Einbringen der Bohrung unter gleichzeitiger Aufnahme des durch die Bohrung entstehenden Gesteinsmehles (M) in das Gel (G).Method for introducing a borehole (B) into a rock or a rock-like material, in particular a tile (F), by means of a drill ( 3 ), in particular rock drill, having drilling device ( 1 ) with the steps of: supplying a viscoelastic liquid, in particular a gel (G) for binding the rock meal M) produced during the drilling, before and / or during the drilling on the surface (O), from which the borehole (B) the rock is to be introduced, as well as • introduction of the bore while simultaneously receiving the rock meal (M) resulting from the hole into the gel (G).

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gel (G) ein Lyogel ist.A method according to claim 1, characterized in that the gel (G) is a lyogel.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gel (G) ein übliches Kühlgel eingesetzt wird, das insbesondere im medizinischen Bereich zur u. a. Kühlung der Haut bei Prellungen, Brandwunden, Sonnenbrand und/oder Insektenstichen verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as gel (G), a conventional cooling gel is used, which is used in particular in the medical field for, among other cooling the skin bruises, burns, sunburn and / or insect bites.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gel (G) manuell oder maschinell zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gel (G) is fed manually or mechanically.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gel (G) bei manueller Zuführung unmittelbar auf die Oberfläche (O) aufgetragen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gel (G) is applied with manual feed directly to the surface (O).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gel (G) bei maschineller Zuführung kontinuierlich während des Bohrvorganges zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gel (G) is supplied during machine feed continuously during the drilling process.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gel (G) mit Vermischung mit dem Gesteinsmehl (M) viskoser wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gel (G) becomes more viscous when mixed with the rock flour (M).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gel (G) über eine Düse zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gel (G) is supplied via a nozzle.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gel (G) bei in einem bestimmten Abstand (x) oder Abstandsbereich zur Oberfläche (O) auf dieselbe aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gel (G) at a certain distance (x) or distance range to the surface (O) is applied to the same.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Abstand (x) während des Bohrvorganges zumindest etwa konstant gehalten wird.A method according to claim 9, characterized in that the predetermined distance (x) is kept at least approximately constant during the drilling process.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Gels (G) seitlich oder konzentrisch zum Bohrer (3) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the supply of the gel (G) laterally or concentrically to the drill ( 3 ) he follows.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Steinmehl (M) vermengte Gel (G) nach dem Einbringen des Bohrloches in das Gestein entfernt, insbesondere abgesogen, abgeschabt und/oder abgewischt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gel (G) mixed with the stone meal (M) is removed after the introduction of the borehole into the rock, in particular it is suctioned off, scraped off and / or wiped off.

Bohrvorrichtung (1) zum Einbringen eines Bohrloches (B) in ein Gestein oder ein gesteinsartiges Materials, insbesondere in eine Fliese (F), unter Zuführen einer viskoelastischen Flüssigkeit, insbesondere eines Gels (G), vor und/oder während des Bohren auf die Oberfläche (O), von der aus das Bohrloch (B) in das Gestein einzubringen ist, mittels eines Verfahrens gemäß einer der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend eine Bohreranordnung (2) mit einem in einer Bohrrichtung (b) führbaren und mittels eines Antrieb um eine Bohrerachse (a) drehbaren Bohrer (3), insbesondere eines Gesteinsbohrers, und einer Gelzuführungsvorrichtung (4) zum Zuführen des Gels (G) auf die Oberfläche (O).Drilling device ( 1 ) for introducing a borehole (B) into a rock or a rock-like material, in particular into a tile (F), by supplying a viscoelastic liquid, in particular a gel (G), before and / or during drilling onto the surface (O) from which the borehole (B) is to be introduced into the rock, by means of a method according to one of claims 1 to 11, comprising a drill arrangement ( 2 ) with a boring device (b) which can be guided in a drilling direction (b) and which can be rotated by means of a drive about a drill axis (a) ( 3 ), in particular a rock drill, and a Gelzuführungsvorrichtung ( 4 ) for supplying the gel (G) to the surface (O).

Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelzuführungsvorrichtung (4) für das Gel (G) einen Vorratsbehälter (41) mit einer eine Austrittsöffnung (42) aufweisenden Zuleitung (43) aufweist, wobei die Austrittsöffnung (42) nahe dem Bohrer (3) in einem bestimmten Abstand (x) zur Oberfläche (O) angeordnet ist.Drilling device ( 1 ) according to claim 13, characterized in that the gel delivery device ( 4 ) for the gel (G) a storage container ( 41 ) with an outlet opening ( 42 ) having supply line ( 43 ), wherein the outlet opening ( 42 ) near the drill ( 3 ) is arranged at a certain distance (x) from the surface (O).

Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (43) im Bereich des Bohrers (3) seitlich oder radial außen konzentrisch zum Bohrer (3) geführt angeordnet ist. Drilling device ( 1 ) according to claim 13 or 14, characterized in that the supply line ( 43 ) in the area of the drill ( 3 ) laterally or radially outside concentric with the drill ( 3 ) is arranged guided.

Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer (3) axial relativ zu der Austrittsöffnung (42) verfahrbar angeordnet ist.Drilling device ( 1 ) according to claim 13 or 14, characterized in that the drill ( 3 ) axially relative to the outlet opening ( 42 ) is arranged movable.