DE2403041B2

DE2403041B2 - Staubschutzvorrichtung zur Verwendung beim Gesteinsbohren mit Luftspülung

Info

Publication number: DE2403041B2
Application number: DE2403041A
Authority: DE
Inventors: Klas Goeran Gunnarsson Tyresoe Ek (Schweden)
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1974-01-23
Publication date: 1975-03-27
Also published as: AU6467774A; US3946818A; CA990271A; NO137130B; FR2216432B1; SE370106B; DE2403041A1; NO740099L; DE2403041C3; ATA78074A; AT327134B; NO137130C; FR2216432A1; GB1428322A; BE810054A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Staubschutzvorrichtung nur Verwendung beim Gesteinsbohren mit Luftspülung. bestehend aus einer den Bohrerschaft der Gesiei.stiohrmaschine über dem Bohrloch umgebenden Haube mit einer zentralen Durchlaßöffnung für den Bohrerlchaft, die mit einem Staubaustritt verhindernden Kragen versehen ist, der aus elastisch nachgiebigem Matetial besteht, das von einem äußeren Ring getragen ist.

Ein schwieriges Problem bei einer derartigen Staublchutzvorrichtung besteht darin, einen den Staub wirk- |am zurückhaltenden, verschleißfesten Kragen als Ausllcidung der Durchlaßöffnung für den Bohrerschaft in \s #er Haube zu schaffen. Die bisher hierfür verwendeten Richtungen haben den Nachteil, daß sie durch Bcanipruchung durch den Bohrerschaft starkem Verschleiß unterliegen und außerdem bestimmte Bewegungen des Bohrerschafts behindern. Der starke Verschleiß ist darauf zurückzuführen, daß die bekannten Dichtungsringe so ausgelegt sind, daß sie unter ständigem Anpreßdruck am Bohrerschaft anliegen, um sicherzustellen, daß kein Staub austritt. Das gilt sowohl für einteilige Kragen als auch für bekannte mehrteilige Kragen aus ^ft5 elastischem Material, die von einem äußeren Ring gehalten werden (vgl. DT-Gbm 11 14 417, DT-PS 72 999). Ähnlich liegen die Verhältnisse auch bei einer Staubschutzhaube in Form eines auffaltbaren Schirms, dessen zentrale Durchlaßöffnung am Bohrerschaft dicht anliegen muß (vgl. DTPS 6 11 737). Allen diesen vorbekannten Staubschutzvorrichtungen ist gemeinsam, dää der Innendurchmesser der bekannten Dichtungen entsprechend dem Außendurchmesser des Bohrerschafts ausgelegt ist, das Dichtungsmaterial jedoch nicht so geweitet werden kann, daß sich ohne Schaden die Bohrkrone hindurchführen läßt. Aus diesem Grunde müssen normalerweise Haube und Dich lung geteilt sein, um jedesmal geöffnet /u werden, wenn die Bohrkrone durch die Durchlaßöffnung in der Haube zu führen ist.

Der zuletzt genannte Mangel wird bei einer bekannten Konstruktion eines Staubsammlers mit einer Ringbürste an der Durchtrittsstelle des Bohrers vermieden (DT-PS 3 25 952). Eine Bürste braucht jedoch, um wirksam abzudichten, eine beträchtliche Konstruktionshöhe und ist außerdem nicht geeignet. einc~> h.ndurchgcleiteten Luftstrom eine bestimmte Drehrichtung zu geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Staubschutzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren den Staubaustritt verhindernder Krügen trotz geringer Bauhöhe gute Dichtwirkung hai, verschleißfest ist und das Hindurchführen der Bohrkrone gestattet.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kragen aus einer Vielzahl über den Umfang des äußeren Rings verteilter, sich radial nach einwärts erstreckender Zungen besteht, die einander überlappen.

Durch die überlappte Anordnung der Zungen werden die Staubteilchen daran gehindert, senkrecht zur Hauptebene der Durchlaßöffnung auszutreten. Sie stoßen gegen die Zungen, ihre Geschwindigkeit verringert sich, und sie können durch eine an die Haube angeschlossene Saugvorrichtung abgc.augt werden.

Fiine im Aufbau ähnliche Dichtung mit einzelnen Zungen ist bisher nur als Dichtung gegenüber der Gesteinsoberfläche bekannt, wobei die Zungen nicht radial nach innen zum Bohrer weisen, sondern auseinanderstrebend radial nach außen aufgebogen werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbcispicls näher crläuieri. Von den Zeichnungsfiguren zeigt

Fig.! eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, einer .Staubschutzvorrichtung gemäß der Erfindung in Arbeitsstellung:

F i g. 2 zeigt in Draufsicht, zum Teil im Schnitt, die Staubschutzvorrichtung nach Fig. 1. Die in den beiden vorstehend genannten Ansichten enthaltenen Schnittdarstellungen sind jeweils wechselseitig in der anderen Figur angegeben;

F i g. 3 zeigt in Draufsicht einen in die Durchlaßöffnung der Haube der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 eingesetzten. Staubaustritt verhindernden Kragen;

F i g, 4 und 5 schließlich zeigen in Draufsicht und Seitenansicht einen Teil einer Abwicklung des aus einem streifenförmigen Material durch Zusammenbiegen zum Ring hergestellten Kragens nach F i g. 3.

Die Staubschutzvorrichtung nach F i g. I und 2 besteht aus einer Haube 1, die zur Gesteinsoberfläche hin ganz geöffnet und mit einer Auslaßöffnung 2 versehen ist. An die letztere ist tangential eine Auslaßleitung 3 angeschlossen. Die Haube 1 weist außerdem im oberen Bereich eine Durchlaßöffnunj 4 für einen Bohrerschaft 5 auf. Der Bohrerschaft 5 hat am vorderen Ende

Bohrkrone 6. Er ist milteis Verbindungsmuffen 7 aus mehreren Stangen zusammengesetzt. Über einen Kanal 8 im Bohrerschaft 5 wird Spülluft durch die Bohrkrone 6 in das Bohrloch geleitet. In der Durchlaßöffnung 4 der Haube 1 sitzt ein Kragen 9, dessen Funktion es ist, eine Dichtung bzw. Abschirmung zu bilden, durch die verhindert wird, daß durch den Ringspalt zwischen dem Bohrerschaft und dem Rand der Durchlaßöffnung 4 in der Haube Staub austritt. Der Kragen 9 wird unten noch näher erläutert. _IQ

Aus der Haube 1 wird der Staub mittels einer mit der Ausiaßleitung 3 zusammenwirkenden Saugpumpe abgesaugt· Die Saugpumpe soll Überkapazität haben, d. h. ein größeres Luftvolumen absaugen als über den Spülluftkanal 8 zugeführt wird. Der Grund für die Verwen- ,₅ dung einer Saugpumpe mit Überkapazität besteht darjn einen nach einwärts gerichteten Luftstrom durch den Kragen 9 hindurch zu erzeugen. Eine gewisse Luftmenge tritt auch durch den unvermeidbaren Spalt zwischen der Gesteinsoberfläche und dem Rand der Haufce 1 in diese ein. Auf diese Weise wird der Staubaustritt •us der Haube in die unigebende Atmosphäre wirksam verhindert.

Bei der Staubschutzvorrichtung nach F i g. ' und 2 befindet sich die Saugvorrichtung innerhalb der Auslaßleitung 3 selbst, und zwar gerade außerhalb der Auslaßöffnung 2 und wird gebildet durch eine Luftstrahlnumpe 10, die aus einer Druckluftdüse 12 besteht, welche in einen Düsenring 11 hineinragt. Die Druckluftdüse 12 ist ein zur Auslaßleitung 3 koaxiales Rohr, wel- ic ches sich durch die Haube 1 erstreckt und mit einer nicht gezeigten Druckluftquelle über eine Versorgungsleitung 13 verbunden ist. Wenn im Einzelfall keine andere geeignete Druckluftquelle zur Verfugung steht. kann hierfür auch die Abluft der Gesteinsbohrmaschine i_< verwendet werden.

Der die Durchlaßöffnung 4 auskleidende Kragen 9 besteht aus einem Außenring 14 und einer An/ahl elastisch nachgiebiger Zungen 15. die sich vom Ring 14 aus radial na<-h innen erstrecken, jedoch in der Mitte eine Öffnung 17 entsprechend dem Durchmesser des Bohrerschafts 5 frei lassen. Der Kragen 9 kann einstükkig geformt sein und besteht vorzugsweise ius Kunststoff oder Gummi.

Wie aus F i g. 3 bis 5 hervorgeht, sind die Zungen 15 mit Bezug auf die Hauptebene des Außenrings 14 ahnlich wie Ventilatorflügel schräg angestellt. Benachbarte Zungen überlappen einander in axialer und Umfangsrichtung des Kragens 9. Durch diese Gestaltung verhindern die Zungen ein fre^;es axiales Hindurchströmen so der aus dem Bohrloch kommenden Staubteilchen, lassen jedoch andererseits das Einströmen von Luft in die Haube 1 in Gegenrichtung zur Bewegung der Staubteilchen zu, wodurch diese verlangsamt und abgefangen werden. Durch die Schrägstellung der Zungen 15 und deren Überlappung wird außerdem erreicht, daß der durch den Kragen 9 in die Haube eintretende Luftstrom in Drehung versetzt wird. Der Anstellwinkel der Zungen 15 ist so gewählt, daß sich für die eintretende Luft dieselbe Drehrichtung ergibt wie auch durch die tangential Absaugung über die Auslaßleitung 3.

Fig.4 und 5 zeigen einen Abschnitt des Ausgangsmaterials, aus welchem der elastisch nachgiebige Kragen 9 hergestellt wird. Das Material besteht aus einer Randleiste, von welcher die Zungen 15 abstehen. Dk Länge der Randleiste wrd so bemessen, daß sie gleich dem Umfang der Durchlaßöffnimg 4 der Haube 1 ist. Um den Kragen 9 herzustellen, wird das streifenförmige Ausgangsmaierial ^um Kreis gebogen, wobei sich seine Enden an einer Stoß- bzw. Verbindungsstelle 18 treffen. Im Endzustand bildet die Randleiste des Ausgangsmaterials den Außenring 14 des Kragens 9 (s. F i g. 3). Da die Zungen 15 des Kragens radial gerichtet sind, können sie ohne Beeinträchtigung der Überlappung zur Mitte hin angeschrägt bzw. zugespitzt sein (vgl. F ig. 4).

Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Staubschutzvorrichtung ist wie folgt:

Zu Beginn der Bohrarbeiten wird die Haube 1 auf die Gesteinsoberfläche aufgesetzt. Der Bohrerschaft 5 und die Bohrkrone 6 werden durch den Kragen 9 und die Haube S hindurch abgesenkt und in Berührung mit der Gesteinsoberfläche gebracht. Beim Hindurchführen durch den Kragen 9 biegt die Bohrkrone 6 die nachgiebigen Zungen 15 um. Da die zentrale öffnung 17 des Kragens dem Durchmesser des Bohrerschafts angepaßt ist, nehmen die Zungen 17 wieder ihre ursprüngliche Stellung ein, nachdem die Bohrkrone 6 hindurchgeführt worden ist. Vor Beginn der Bohrarbeiten werden die Auslaßieitung 3 an eine Staubsammelvorrichtung und die Zufuhrleitung 13 an eine ! reßluftquelle angeschlossen. Wenn dann Druckluft dur^h die Düse 12 , strömt, wird ein Saugstrom durch den Düsenring 11 und die Auslaßöffnung 2 erzeugt. Dieser Saugstrom soll größer sein als der Spülluftstrom, um einen nach einwärts gerichteten Luftstrom durch den Kragen 9 zu erzeugen.

Während der Bohrarbeiten und der Einleitung von Spülluft in das Bohrloch wird der Bohrstaub aus dem Bohrloch geschleudert und in der Haube 1 aufgefangen Wenigstens an der Gesteinsoberfläche ist die Strömungsrichtung der Staubteilchen parallel zum Bohrer-ί schaft 5 (s. Pfeile in Fi g. 1). Danach werden sie abgelenkt und durch den Luftstrom innerhalb der Haube 1 gefangen. Die größeren, schwereren Staubteilchen werden jedoch nicht so leicht abgelenkt wie die kleineren, leichteren, sondern /eigen die Tendenz, entlang des Bohrerschafts durch die Haube /u fliegen, ohne abgelenkt zu werd'-n Aber selbst diese Teilchen kommen nicht an dem Kragen 9 vorbei, ohne auf die überlappten Zungen 15 zu treffen (dargestellt durch einen Pfeil in F i g. 5). Da die Geschwindigkeit d'oser Teilchen nach dem Auftreffen auf den Kragen stark verringert ist. außerdem die Überkapazität der Saugpumpe einen in Gegenrichtung durch den Kragen 9 einströmenden Luftstrom erzeugt, werden auch diese schwereren Staubteilchen angehalten und dann durch die Auslaßöffnung 2 abgesaugt. Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, wirkt der Kragen 9 mehr wie ein Schirm denn als Dichtung.

Da die Auslaßlcitui.g 3 mit Bezug auf die Haube tangential anschließt und die Zungen 15 des Kragens schräggestellt sind, wird innerhalb der Haube I ein kreisender Luftstrom aufrechterhalten. Damit wirJ erreicht, daß praktisch alle Staubteilchen so lange in der Luft schweben, his sic die Haube 1 verlassen. Anderenfalls würden sie sich in der Haube 1 absetzen und diese verstopfen.

Die beschriebene Herstellung des Kragens 9 durch kreisförmiges Zusammenbiegen eines geraden Ausgangsmaterials aus Kunststoff oder Gummi ergibt in einfachster Weise eine sehr wirksame Form für den den Staubaustritt verhindernden Kragen und ist außerdem billig. Auch das Auswechseln eines verschlissenen Kragens ist einfach. Schließlich behindert die vorgeschlagene Schutzhaubendichtung auch nicht die Bewe-

gungen des Bohrers, denn sowohl die Bohrkrone als auch eventuell vorhandene Muffenverbindungen am Schaft bzw. Strang können durch den Kragen hindurchgeführt werden, ohne daß es nötig wäre, die Haube zu öffnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Staubschutzvorrichtung zur Verwendung beim Gesteinsbohren mit Luftspülung, bestehend aus einer den Bohrerschaft der Gesteinsbohrmaschine über dem Bohrloch umgebenden Haube mit einer zentralen Durchlaßöffnung für den Bohrerschaft, die mit einem Staubaustritt verhindernden Kragen versehen ist, der aus elastisch nachgiebigem Material besteht, das von einem äußeren Ring getragen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (9) aus einer Vielzahl über den Umfang des äußeren Rings (14) verteilter, sich radial nach einwärts erstreckender Zungen (15) besteht, die einander überlappen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zentralen Öffnung (17) des Kragens (9) im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Bohrerschafts und kleiner als der Durchmesser einer Bohrkrone (6) oder von außen auf die Bohrerschäfte aufgesetzten Verbindungsgliedern (7) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (9) aus Kunststoff oder Gummi besteht und der äußere Ring (14) sowie die Zungen (15) in einem Siück geformt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (14) des Kragens (9) durch eine im Ausgangsmaterial gerade, bei der Herstellung kreisförmig gebogene Randleiste gebildet ist, von der die Zungen (15) ursprünglich mit Zwischenabstand parallel zueinander derart abstehen, daß sie sich in Draufsich auf die Randleiste (14) wenigstens im inneren Bereich überlappen.