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Vorrichtung zur Staubbeseitigung bei mit Außenspiralgestänge arbeitenden
Bohrmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Staubbeseitigung bei mit
Außenspiralgestänge arbeitenden Bohrmaschinen, die mit einem Gehäuse zum Auffangen
und Abführen des Staubes arbeitet, das an den Bohrlochmund unter Zwischenschaltung
einer elastischen Dichtung angepreßt wird, wobei das Bohrgestänge durch das Gehäuse
abgedichtet durchgeführt wird. Bei einer derartigen Vorrichtung transportiert das
Außenspiralgestänge das Bohrklein in das Gehäuse, aus dem es nach außen abgeführt
werden kann.
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Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (deutsche Patentschrift 589
558) wird der Andruck des Gehäuses an den Bohrlochmund mit Hilfe eines auf das Bohrgestänge
aufgezogenen Klemmringes, der sich am Gehäuse abstützt, aufgebracht. Die Anpreßkraft
selbst wird über die Bohrmaschine auf das Gestänge und damit auf den Anpreßring
übertragen. Dieser Klemmring verursacht Schwierigkeiten dadurch, daß er die Drehung
des Bohrgestänges behindert und daß seine Klemmkraft, die durch eine Schraube hergestellt
werden muß, nicht genau eingestellt und während des Bohrvorganges auch aufrecht
erhalten werden kann, da die Lockerung der Schraube unvermeidlich ist. Deshalb ist
die Abdichtung des Bohrlochmundes bei dieser bekannten Vorrichtung unsicher.
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Bei weiterhin bekannten, von außen auf die Bohrlochwand aufgesetzten
Vorrichtungen zur Staubbeseitigung für außen glatte Bohrgestänge verwendende Bohrmaschinen
wird die Anpreßkraft über Federn, die am Bohrstoß befestigt werden müssen, aufgebracht
(deutsche Patentschrift 975 789). Die Befestigung solcher Federn ist jedoch schwierig
und kostet Zeit. Nach anderen Vorschlägen dieser Art wird das Gehäuse über eine
Bohrsäule an den Bohrlochmund angepreßt (deutsche Patentschrift 622 224), was verhältnismäßig
komplizierte Gesamtanordnungen voraussetzt, während nach ebenfalls vorbekannten
Vorschlägen in den Bohrlochmund eingeführte Keile (deutsche Patentschrift 549 960)
oder Federzungen (USA.-Patentschrift 1023 594) Anwendung finden. In diesen Fällen
besteht jedoch keine Gewähr, daß sich die Abdichtung im Laufe des Bohrens nicht
verschlechtert oder ganz verlorengeht.
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Es ist ferner bekannt (französische Patentschrift 1189 317), das Gehäuse
mit einer aus einer auf Keilschuhe wirkenden Feder auf dem Bohrgestänge festzuhalten.
Durch die von den Keilschuhen gebildete Umfassung kann das Bohrgestänge beim Bohren
gleiten. Die Bohrstange wird bei dieser bekannten Vorrichtung durch Klemmkräfte
nicht wesentlich behindert. Der vorbekannte Vorschlag bedingt andererseits einen
verhältnismäßig komplizierten Gesamtaufbau der Vorrichtung.
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Gemäß der Erfindung wird die Anpreßkraft zur Abdichtung eines Gehäuses
ebenfalls über die Bohrmaschine und das Gestänge auf das Gehäuse und damit auf die
elastische Dichtung aufgebracht. Die Erfindung löst dabei jedoch die Aufgabe, die
Anpreßkraft so zu übertragen, daß auf das Bohrgestänge ausgeübte Klemmkräfte hierzu
nicht erforderlich werden.
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Das geschieht gemäß dem Grundgedanken der Erfindung dadurch, daß das
Gehäuse bohrlochseitige Sperrkrallen und eine in seinem Inneren gegen Relativdrehung
gesicherte Mutter aufweist, deren Innengewinde der Außenspirale des Gestänges entspricht.
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Die Sperrkrallen verhindern beim Bohren jede Drehung des Gehäuses
gegenüber dem Bohrlochmund, so daß das Gehäuse nicht gegenüber dem Bohrlochgestänge
zurückgleiten oder zurückgedreht werden kann. Folglich kann die Mutter die Anpreßkraft
vom Gestänge auf das Gehäuse während des ganzen Bohrvorganges gleichmäßig übertragen.
Der Vorteil, der sich hierdurch erzielen läßt, besteht darin, daß die Anpreßkraft
nur so groß zu sein braucht, wie es erforderlich ist, um die elastische Dichtung
zusammenzudrücken und dadurch die geforderte staubdichte Abdichtung herbeizuführen.
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Bei Drehbohrmaschinen wird die Relativdrehung der Mutter gegenüber
dem Gehäuse in einfachster Weise dadurch verhindert, daß die Mutter im Gehäuse befestigt
ist. Das Gehäuse einschließlich der Mutter wird dann vor Beginn des Bohrens auf
das Bohrgestänge aufgesetzt, worauf einige feste Schläge mit der Bohrmaschine auf
das Gestänge ausgeübt werden, so daß die Sperrkrallen festen Halt an der
Bohrlochmündung
erha:ten. Beim nunmehr folgenden Bohren erfolgt die übertragung der Anpreßkraft
in der geschilderten Weise.
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Bei drehschlagend bzw. bei schlagend arbeitenden Bohrmaschinen empfiehlt
es sich, die Erfindung praktisch so zu verwirklichen, daß das Gehäuse bohrmaschinenseitig
einen Ringflansch und ein sich an diesen anschließendes Führungsgehäuse mit einer
Nut- und Federführung für die in ihm gelagerte Mutter aufweist.
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Auf die Bohrmutter wird im Betrieb eine verhältnismäßig hohe Kraft
ausgeübt. Es hat sich aber überraschend herausgestellt, daß diese in Form von Hammerschlägen
aufgebrachten Kräfte weder das Außengewinde des Bohrgestänges noch das Innengewinde
der Bohrmutter bei sehr langen Einsatzzeiten beschädigen. Es genügt hierzu, das
Innengewinde der Mutter so lang auszubilden, daß es eine 360°-Drehung des Bohrgestänges
zu führen vermag.
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Neben einer absolut zuverlässigen und während des Bohrvorganges praktisch
unveränderlichen Anpreßkraft der elastischen Dichtung an den Bohrstoß bzw. Bohrlochmund
wird durch die Erfindung ferner erreicht, daß ein Abrutschen des Bohrers insbesondere
beim Ansetzen vermieden wird, weil die Sperrkrallen an der Vorrichtung auch Bewegungen
quer zum Bohrlochmund verhindern. Die ganze Vorrichtung ist im übrigen außerordentlich
einfach aufgebaut und läßt sich ohne weiteres auf die vorhandenen Bohrgestänge und
Bohrmaschinen anwenden.
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Obwohl die neue Vorrichtung nur bei Außenspiralbohrgestänge einsetzbar
ist, liegt hierin kein wesentlicher Nachteil, da derartige Bohrgestänge, wie bekannt,
keine Spülkanäle voraussetzen und auch in schwierig bohrbarem Gebirge gute Bohrfortschritte
zulassen, jedoch wegen der Schwierigkeiten einer einwandfreien Staubbeseitigung
bisher nur im beschränkten Umfange eingesetzt werden konnten.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles,
das in der Zeichnung schematisch, d. h. unter Fortlassung aller für das Verständnis
der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten, dargestellt ist, näher erläutert.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient zur Staubbeseitigung
bei mit Außenspiralgestänge 1 arbeitenden Bohrmaschinen. Die Bohrmaschine ist nicht
dargestellt, da deren Ausbildung im einzelnen bekannt ist. Als Bohrmaschine kommen
Bohrmaschinen zum drehenden, schlagenden und schlagend-drehenden Bohren in Frage.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besitzt ein Gehäuse,
das allgemein mit 2 bezeichnet ist und das zum Auffangen des Bohrstaubes dient.
Der in das Gehäuse eingeführte Bohrstaub wird durch einen am Gehäuse angebrachten
Stutzen 3 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles abgeführt.
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Das Gehäuse besitzt eine stirnseitige Dichtung 4 mit einer gemäß dem
dargestellten Ausführungsbeispiel kegelförmigen Ausnehmung 5, durch die ein Gehäuseteil
6 vorsteht. Die Stirnseite des Gehäuseteiles 6 ist mit bohrlochseitigen Sperrkrallen
7 versehen.
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Wird das Gehäuse in noch zu beschreibender Weise an den mit 8 bezeichneten
Bohrstoß angepreßt, so verformt sich die elastische Dichtung 4 so lange, bis die
Sperrkrallen 7 an dem Bohrlochstoß anliegen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse einen
Ringflansch 9 auf, der eine außenseitige Stützfläche 10 und eine innenseitige Stützfläche
11 bildet. An der außenseitigen Stützfläche 10 ist über einen Ring 12 die
elastische Dichtung 4 angeordnet. Auf der innenseitigen Stützfläche 11 stützt
sich eine Sperrmutter 18 ab, die im Inneren eines Gehäuseteiles 13, welcher
über den Ringflansch 9 mit dem Gehäuseteil 6 fest verbunden ist, gegen Relativdrehung
zum Gehäuse gesichert ist.
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Die Mutter 18 weist ein Innengewinde auf, das dem Außengewinde der
Bohrstange 1, d. h. der Außenspirale 14, entspricht.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Sicherung der
Mutter 18 gegen Relativdrehung durch eine Nut- und Federführung 15,16 an der Mutter
18 bzw. dem Gehäuseteil 13.
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Außerdem ist noch ein Gehäusedeckel 17 vorgesehen, durch den
das Bohrgestänge 1 frei hindurchgeführt ist.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist für schlagend oder
drehschlagend arbeitende Maschinen gedacht.
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Zu Beginn des Bohrvorganges nehmen die Teile die in der Zeichnung
dargestellte Lage ein. Nunmehr wird über die Bohrmaschine und das Bohrgestänge eine
entsprechende Kraft aufgebracht, die so groß ist, daß das Gehäuse 6, 9,13 über die
Mutter 18 und die Dichtung 4 an den Bohrstoß 8 gepreßt wird. Dabei verformt sich
die Dichtung 4, wodurch die Sperrkrallen aus der Öffnung 5 heraustreten und sich
dem Bohrstoß 8 anlegen.
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Beim Einschalten der Bohrmaschine werden Schläge auf das Bohrgestänge
übertragen. Diese Schläge laufen vom Bohrgestänge 1 auf die Außenspirale 14 in die
Mutter 18 und von dieser auf die Stützfläche 11 des Flansches 9. Sie gelangen dadurch
unmittelbar auf die Sperrkrallen 7, die dadurch in den Stoß 8 eingetrieben werden.
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Ein solcher Schlag hat einen Rückstoß zur Folge, bei dem das Bohrgestänge
1 mit einer begrenzten Umdrehung, die innerhalb der Mutter 18 vor sich geht, die
dann innerhalb der Hubweite des Schlages zurückgleitet, um dann wieder vorzugleiten.
Nach diesem Vorgleiten erfolgt der nächste Aufprall der den Schlag erzeugenden Vorrichtung
innerhalb der Bohrmaschine auf das Bohrgestänge, beispielsweise eines Kolbenhammers.
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Während des Zurückgleitens des Gestänges übt die Mutter 18 zwei Funktionen
aus, nämlich zunächst läßt sie eine Umdrehung des Gestänges im Innengewinde zu und
kann sich gleichzeitig innerhalb des Gehäuseteiles 13 nach hinten bewegen. Dabei
ist sie mit der Nut- und Federführung gegen Drehung gesichert.
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Der Vorgang der Schlagausübungen auf die Stützfläche 11 und damit
auf die Sperrzähne 7 wiederholt sich so lange, bis die am Ende des Bohrgestänges
1 sitzende Bohrkrone 2 den Gebirgsstoß erreicht hat. Dann wirken sich die auf das
Bohrgestänge 1 ausgeübten Schläge nur noch auf die Bohrkrone 20 und auf den Bohrstoß
8 aus, wobei die Sperrkrallen 7 jede Drehung des Gehäuses und jedes Verschieben
des Gehäuses verhindern. Das Gehäuse ist jedoch von der Schlagbelastung frei, so
daß die Bohrstange 1 sich im Gehäuse nach vorn bewegen kann, bis die gewünschte
Tiefe der Bohrung erreicht ist.
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Zweckmäßig wird die Mutter mit wenigstens einem 360° Innengewinde
versehen. Dann wird verhindert, daß die auf das Gehäuse im Anfang des Bohrvor-
Banges,
wie beschrieben, aufgebrachten Schlagbelastungen das Gewinde beschädigen können.
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Bei einer rein drehend bohrenden Maschine ist die Vorrichtung stark
zu vereinfachen. Die Nut- und Federführung der Mutter 18 fällt fort, weil die Mutter
nicht mehr im Gehäuseteil 3 zu gleiten braucht. Das Befestigen der Sperrkrallen
7 am Bohrstoß 8 erfolgt vielmehr durch einfaches Aufstoßen des Gehäuses auf den
Gesteinsstoß.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch den Verschlußdeckel
17 erreicht, daß lediglich die Mutter 18 vor Einleitung des Bohrvorganges auf das
Gestänge aufgeschraubt zu werden braucht. Es ist aber auch möglich, das gesamte
Gehäuse, d. h. einschließlich seines bohrmaschinenseitigen Endes einteilig auszubilden,
also auf einen besonderen Abschlußdeckel 17 zu verzichten.