DE3322427C2 - Bohreinrichtung, insbesondere zur Verwendung im untertägigen Grubenbetrieb - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohreinrichtung, deren im Bohrlochtiefsten angeordnete Bohrkrone (4) zum Schneiden des Gesteins Hochdruckwasserstrahldüsen aufweist und durch eine biegsame Hochdruckschlauchleitung (13) mit einer Hochdruckpumpe in Verbindung steht. Um mit einer solchen Bohreinrichtung kleinkalibrige Bohrlöcher von hoher Richtungsstabilität herstellen zu können, schlägt die Erfindung vor, daß die Hochdruckschlauchleitung (13) torsionssteif ausgebildet ist, drehfest mit der Bohrkrone (4) und dem Drehantrieb (24, 25) der Bohrmaschine (8) verbunden ist und in einem nicht verdrehbaren, aus der Streckstellung elastisch ablenkbaren Hüllrohr (15) gelagert ist, welches in radialer Richtung steif ausgebildet ist, im Bereich des Bohrlochmundes in einer Ablenkeinrichtung (7) geführt ist und zusammen mit der Hochdruckschlauchleitung (13) in seiner Längsrichtung verschiebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bohren mit Hochdruckwasserstrahlen für die Verwendung im untertägigen Grubenbetrieb, deren im Bohrlochtiefsten angeordnete Hochdruckwasserstrahlbohrkrone über eine Hochdruckwasserschlauchleitung und eine Hochdruckwassereinspeisung mit einem Hochdruckwassererzeuger in Verbindung steht.

Eine derartige, nach dem Stande der Technik (DE-OS 31 41 856) bekannte Einrichtung hat den besonderen Vorteil, daß keine starren Bohrstangen benötigt werden. Die biegsame Hochdruckwasserschlauchleitung gestattet js, aus beengten Grubenräumen heraus in beliebigen Richtungen beliebig lange Bohrlöcher in einem Zuge herzustellen, wobei die Länge der Bohrlöcher nur durch die Länge der Hochdruckwasserschlauchleitung begrenzt ist.

Die vorbekannte Einrichtung der genannten Art hat jedoch den Nachteil, daß die damit hergestellten Bohrlöcher ein sehr großes Kaliber haben müssen und nur schwer richtungsstabil gehalten werden können. Das verhältnismäßig große Kaliber ist notwendig, weil bei der bekannten Einrichtung der Drehantrieb und der Vorschubantrieb im Bohrlochtiefsten angeordnet sind und entsprechenden Raum benötigen. Aufgrund des relativ großen Kalibers kann die vorbekannte Einrichtung wirtschaftlich nur in leicht bohrbarem Gestein, beispielsweise zum Bohren in Kohleflözen zur Herstellung von Tränklöchern, nicht aber im Hartgestein zum Herstellen von kleinkalibrigen Gebirgsankerlöchern oder Sprenglöchern verwendet werden. Die Richtungsstabilität ist mangelhaft, weil die Hochdruckschlauchleitung der Bohrkrone keinerlei Führung vermitteln kann.

Nach dem Stande der Technik (DE-OS 30 29 963) ist weiterhin eine Bohreinrichtung bekannt, deren kleinkaübrige Bohrkrone zum Schneiden des Gesteins mit Hochdruckwasserstrahldüsen versehen ist. Dort werden jedoch zur Zuleitung des Hochdruckwassers hohl ausgebildete, drehend angetriebene starre Bohrstangen

verwendet so daß diese Einrichtung keine wesentlichen Vorteile gegenüber herkömmlichen Bohreinrichtungen mit starrem Bohrgestänge hat

Nach dem Stande der Technik (US-PS 40 57 115 und DE-OS 30 43 512) sind auch Bohreinrichtungen bekannt die als Bohrgestänge flexible Bohrrohre verwenden, die sich beim Aufbringen eines D;ehmomentes zu einer siarren Stange versteifen. Zu diesem Zweck besteht das flexible Bohrrohr aus einem flexiblen inneren Element und einem äußeren schraubengangförmi^en Federelemeiii, welches ebenfalls flexibel ist und bei Übertragung eines entsprechend starken Drehmomentes seinen Durchmesser derart verringert, daß es sich von außen auf das flexible innere Element aufpreßt und mit diesem eine verstarrte Einheit bildet. Dieses biegsame Bohrrohr wird bei dieser vorbekannten Bohreinrichtung unmittelbar unterhalb des Bohrlochmundes von dem dort angeordneten Dreh- und Vorschubantrieb erfaßt, so daß nur der im Bohrloch befindliche Abschnitt des biegsamen Bohrrohres verstarrt ist, während der hinter der Dreh- und Vorschubeinrichtung liegende Abschnitt biegsam bleibt. Diese Bohreinrichtung gestattet es also, das biegsame Bohrgestänge in beliebige Richtung abzuwinkein.

Schließlich ist nach dem Stande der Technik (US-PS 26 44 669) eine Bohreinrichtung mit einem flexiblen Bohrrohr bekannt, welches im Bereich des Bohrlochmundes zwecks Ablenkung in die gewünschte Bohrrichtung in einem starren Rohrbogen geführt ist, der innen mit Führungsrollen für das flexible Bohrrohr versehen ist. Das Bohrrohr ist am vorderen Ende mit einer Bohrkrone und am rückwärtigen Ende mit einem Bohrrohrdrehantrieb verbunden, der seinerseits mittels eines Vorschubantriebes auf einer Traglafeite in Längsrichtung des Bohrrohres verfahrbar ist. Beim Vorschieben schiebt sich das flexible Bohrrohr unter Drehung um seine Längsachse durch den starren Rohrbogen und wird von diesem gegen das Gebirge abgelenkt.

Die zuletzt diskutierten Bohreinrichtungen haben sich jedoch in der Praxis nicht bewährt, weil die Steifigkeit der ggf. verstarrbaren biegsamen Bohrrohre nicht ausreicht, die für den Bohrvorgang erforderlichen Schubkräfte und Drehmomente zu übertragen. Außerdem ist durch Reibung der nicht ganz steifen biegsamen Bohrrohre an der Bohrlochwandung der Verschleiß außerordentlich groß. Schließlich ist auch hier die Richtungsstabilität wegen der starken zu übertragenden Schubkräfte und der damit verbundenen Auslenkung des biegsamen Bohrrohres schlecht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Bohreinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie zum abgewinkelten Bohren von richtungsstabilen kleinkalibrigen Bohrlöchern, beispielsweise zur Herstellung von Ankerlöchern oder Sprenglöchern geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einer Einrichtung der eingangs genannten Art vor, daß die Hochdruckwasserschlauchleitung als flexibles, torsionssteifes Bohrrohr drehbar ausgebildet ist, an welcher am vorderen Ende drehfest eine Hochdruckwasserstrahlbohrkrone angeordnet ist und welche am rückwärtigen Ende über die drehbar ausgebildete Hochdruckwassereinspeisung mit einem Bohrrohrdrehantrieb und einem Bohrrohrvorschubantrieb auf einer Traglafette angeordnet verbunden ist, und in einem nicht verdrehbaren Hüllrohr angeordnet ist, welches flexibel ausgebildet ist, im Bereich des Bohrlochmundes in einer verstellbaren Ablenkvorrichtung geführt ist und zusammen mit der Hochdruckwasserschlauchleitung in seiner Längsrichtung in das Bohrloch einschiebbar ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß beim Bohren mit einer Hochdruckwasserstrahlbohrkrone von dem Bohrgestänge verhältniimäßig geringe Vorschubkräfte und Drehmomente übertragen werden müssen. Das zu übertragende Drehmoment braucht lediglich die aus der Drehung der Hochdruckwasserstrahlbohrkrone und der Hochdruckwasserschlauchleitung resultierende Reibung zu überwinden. Die Vorschubkraft hat lediglich das Gewicht der Hochdruckwasserstrahlbohrkrone, der Hochdruckwasserschlauchleitung und des Hüllrohres sowie die Rückstoßkraft der Düsen zu kompensieren. Für den eigentlichen Bohrvorgang brauchen hingegen weder Drehmomente noch Vorschubkräfte übertragen zu werden. Aus diesem Grunde reicht hier für die Übertragung des verhältnismäßig schwachen Drehmomentes eine als torsionssteifes Bohrrohr ausgebildete Hochdruckwasserschlauchleitung vollständig aus. Ebenso reicht für die Übertragung der verhältnismäßig geringen Vorschubkräfte ein hinreichend steifes, aus der Streckstellung elastisch ablenkbares Hüllrohr aus. Dadurch, daß das Hüllrohr nicht verdrehbar ist, läßt es sich im Bereich des Bohrlochmundes auf besonders einfache Weise in einer Ablenkvorrichtung führen und bildet aufgrund seiner elastischen Rückstellkräfte im Bohrloch eine hinreichend genaue Führung für die Hochdruckwasserstrahlbohrkrone, so daß ein richtungsstabiles Bohren sichergestellt ist.

Mit der Einrichtung gemäß der Erfindung ist es beispielsweise möglich, aus einem engen Strebraum heraus in einem Zuge beliebig lange Ankerbohrlöcher in die Dachschichten einzubringen, deren Länge einem Mehrfachen der Flözmächtigkeit entspricht. Beim maschinellen Streckenvortrieb, wo die Gewinnungsmaschine den wesentlichen Teil des Streckenquersthnittes einnimmt, können mit der Bohrvorrichtung gemäß der Erfindung aus dem Streckenrandbereich heraus beliebig lange Ankerbohrlöcher hergestellt werden, deren Richtung im Winkel zur Streckenlängsrichtung verläuft. In gleicher Weise ist es möglich, vom Streckenrandbereich her an der Ortsbrust abgewinkelt Sprengbohrlöcher herzustellen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung sieht vor. daß das Hüllrohr aus einer aus Federstahldraht gewickelten Schraubenfeder mit aneinander anliegenden Schraubengängen besteht. Ein derartiges Hüllrohr ist billig und einfach herzustellen, hat in der Streckstellung verhältnismäßig große Steifigkeit und läßt sich dennoch im Bereich der Ablenkvorrichtung beliebig abwinkein, ohne seinen Durchmesser zu verändern.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Hochdruckwasserschlauchleitung von einem Verschleißschutzmantel umgeben ist. insbesondere in Form einer eng um den Hochdruckschlauch gewickelten Schraubenfeder. Diese Schraubenfeder schützt den Hochdruckschlauch vor Verschleiß und ist darüber hinaus in gewissem Umfange dazu geeignet, die Torsionssteifigkeit de·· Hochdruckwasserschlauchleitung zu unterstü'zen.

Um die Reibung zwischen dem Hüllrohr und der Hochdruckwasserschlauchleitung möglichst gering zu halten, ist das Hüllrohr an der Innenwand und/oder der Außenwand flüssigkeitsdicht verkleidet und der Ringraum zwischen dem Hüllrohr und der Hochdruckwasserschlauchleitung mit Fett gefüllt.

Um dem Hüllrohr im Ablenkbereich über eine ausreichend große Länge eine exakte Führung zu geben, weist

die Ablenkungvorrichtung eine Ablenkrolle und eine laschenkettenartige, mit Führungsrollen bestückte winkelverstellbare Führung auf, die das Hüllrohr hinter der Ablenkrolle führt.

Zum Zwecke des Ansetzens eines neuen Bohrloches weist die Ablenkvorrichtung eine Anbohrführung auf, die zur Veränderung des Ablenkwinkels an einer Führungskurve verschiebbar und feststeilbar ist und mit der laschenkettenartigen Führung verbunden ist, wobei die Führungskurve so ausgebildet ist, daß die laschenkettenartige Führung immer gespannt ist und einen für das Hüllrohr optimalen Biegeradius bildet. Diese Ablenkeinrichtung gestattet es, das Hüllrohr und die darin geführten Hochdruckwasserschlauchleitung, an deren äußerstem Ende die Hochdruckwassc-strahlbohrkrone befestigt ist, beim Anbohren in die richtige Position zu bringen und das Hüllrohr während des gesamten Bohrvorganges in der richtigen Winkelstellung nachzuschieben.

Um zu verhindern, daß die Anbohrführung und die damit verbundene Ablenkvorrichtung durch aus dem Bohrloch austretenden Bohrschlamm verschmutzt wird, sind diese Teile durch eine über der Anbohrvorrichtung angeordnete Manschette geschützt.

Um einen geradlinigen Verlauf des Hüllrohres außerhalb des Bohrloches sicherzustellen, enthält die Ablenkvorrichtung Antriebsrollen, die das Hüllrohr zwischen der Ablenkvorrichtung und dem Bohrrohrvorschubantrieb in Längsrichtung gespannt halten. Dies geschieht dadurch, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrrohrvorschubantriebes und die Vorschubgeschwindig-

keit der Antriebsrollen der Ablenkvorrichtung so auf-

• einander abgestimmt sind, daß das Hüllrohr zwischen

dem Bohrrohrvorschubantrieb und der Ablenkeinrichtung stets strammgehalten wird. Hierdurch wird einerseits vermieden, daß der Vorschubantrieb der Antriebsrollen die schwere Bohrmaschine ziehen muß. Andererseits wird vermieden, daß das Hüllrohr seitlich ausgebogen wird.

Um die Hochdruckwassereinspeisung von axial gerichteten Druckkräften freizuhalten, ist eine mit der Hochdruckwasserschlauchleitung verbundene, vom Bohrrohrdrehantrieb drehend angetriebene Hohlwelle vorgesehen, die in einem mit dem Druckwasser beaufschlagten Druckgehäuse drehbar gelagert ist, mittig mit Öffnungen für den Druckwassereintritt versehen ist und beiderseits der Mitte durch symmetrisch angeordnete Dichtungsmanschetten gegen das Druckgehäuse abgedichtet ist.

Um die Dichtmanschetten trotz der sehr hohen Wasserdrücke dichtzuhalten, sieht die Erfindung weiterhin vor, daß die Dichtmanschetten auf ihrer Rückseite durch ein zweites Druckmedium hoher Viskosität beaufschlagt sind, dessen Druck geringfügig höher als der des Druckwassers ist Dieses hochviskose zweite Druckmedium verhindert den Durchtritt von Hochdruckwasser durch die Dichtungsmanschetten, gelangt aber aufgrund seiner hohen Viskosität nur in sehr geringen Mengen in das Druckwasser.

Um den Druck in dem zweiten Druckmedium hoher Viskosität automatisch immer im richtigen Verhältnis zu dem momentanen Druck des Druckwassers zu halten, ist zwischen dem Hochdruckwasser und dem Medium hoher Viskosität ein Druckübersetzer eingeschaltet, dessen Obersetzungsverhältnis zwischen 1 :1,1 und 1 : 2 liegt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung schematisch im Aufbau,

F i g. 2 in perspektivischer Darstellung den Aufbau der Hochdruckwasserschlauchleitung und des Hüllrohres,

Fig.3 eine Prinzipskizze der gesamten maschinellen Einrichtung,

F i g. 4 den Aufbau des Ablenksystems im einzelnen, Fig.5 die für die Einrichtung gemäß der Erfindung ίο unbedingt erforderliche Druckwassereinspeisung schematisch im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist erkennbar, daß die Einrichtung für das abgewinkelte Bohren auf einem normalen Bohrwagen 1 mit einem schwenkbaren Ausleger 2 und einer Bohrlafette 3 angeordnet ist. Anstelle des Bohrwagens kann auch ein andersgearteter Manipulator die Traglafette 3 aufnehmen, beipielsweise ein für den maschinellen Streckenvortrieb oder das Herstellen von Ankerbohrlöchern in Gewinnungstreben geeignetes Gerät.

Eine Hochdruckwasserstrahlbohrkrone 4 ist am freien Ende eines flexiblen Bohrgestänges angeordnet, welches in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet ist und unmittelbar vor dem Bohrlochmund 6 durch eine Ablenkeinrichtung 7 ablenkbar ist. Der Aufbau dieses flexiblen Bohrgestänges 5, welches zugleich der Zuführung von Hochdruckwasser zu der Hochdruckwasserstrahlbohrkrone 4 dient, wird weiter unten im einzelnen erläutert. Auf der Traglafette 3 ist ein Aggregat 8 in Längsrichtung der Bohrlafette 3 verschiebbar. Dieses Aggregat 8 enthält einen Bohrrohrdrehantrieb, einen Bohrrohrvorschubantrieb und eine Hochdruckwassereinspeisung, die im folgenden noch im einzelnen erläutert werden. Das Hochdruckwasser wird dem Aggregat 8 über eine Anschlußschlauchleitung 9 von einem Hochdruckwassererzeuger 10 zugeführt. Dreh- und Schwenkzylinder 11 sowie eine Arretiereinrichtung 12 zum Festlegen der Traglafette 3 ergänzen die Einrichtung. Während des Bohrvorganges bewegt sich das Aggregat 8 auf der Traglafette 3 auf das Bohrloch zu, während die Ablenkung des flexiblen Bohrgestänges 5 in der Ablenkeinrichtung 7 erfolgt. Nicht die Enge des Grubenraumes, sondern lediglich der Bewegungshub des Aggregates 8 auf der Traglafette 3 sowie die Gesamtlänge des flexiblen Gestänges 5 bestimmen die Länge des abgewinkelten Bohrloches.

Das in Fig. 2 dargestellte flexible Bohrgestänge 5 besteht aus einer torsionssteif ausgebildeten Hochdruckwasserschlauchleitung 13, deren lichter Querschnitt so bemessen ist, daß die für die Hochdruckwasserstrahlbohrkrone 4 erforderliche Wassermenge ohne allzu großen Druckverlust hindurchgeleitet werden kann, und deren Berstdruck so hoch ist, daß eine hinreichende Sicherheit gegenüber dem maximalen Betriebsdruck besieht. Um diese Hochdruckwasserscnlauchlei- tung 13 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Schraubenfeder 14 fest aufgewickelt, die als Verschleißschutz dient und zusätzlich die Torsionssteifigkeit verstärkt. Die Hochdruckwasserschlauchleitung 13 und die Schraubenfeder 14 sind in einem Hüllrohr 15 mit ausreichend großem Bewegungsspiel angeordnet, welches ebenfalls als enggewickelte Schraubenfeder mit aneinander liegenden Schraubengängen ausgebildet ist Der Ringraum 16 zwischen der Schraubenfeder 14 und dem Hüllrohr 15 ist mit Schmiermittel, vorzugsweise mit Fett, ausgefüllt um die gegenseitige Reibung beim Drehen der Hochdruckwasserschlauchleitung 13 in dem drehfest angeordneten Hüllrohr 15 herabzusetzen. Zu diesem Zweck ist natür-

lieh die Innenwand des als Schraubenfeder ausgebildeten Hüllrohres 15 mit einer entsprechenden flüssigkeitsdichten Verkleidung ausgekleidet. Die Ausbildung des Hüllrohres 15 als Schraubenfeder mit aneinander anliegenden Schraubengängen bewirkt, daß das Hüllrohr in der Strecklage verhältnismäßig stabil ist und dennoch durch entsprechende Ablenkkräfte abgelenkt werden kann.

Fig.3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau und die Funktionsweise der Einrichtung für das abgewinkelte Hochdruckwasserbohren. Vor dem Bohrloch befindet sich eine Anbohrführung 17, die dem Hüllrohr 15 und der darin angeordneten, die Hochdruckwasserstrahlbohrkrone 4 tragenden Hochdruckwasserschlauchleitung 13 beim Anbohren die erforderliche exakte Führung in dem gewünschten Winkel erteilt Die Anbohrführung 17 weist eine Bohrung 18 auf, die auch während des normalen Bohrvorganges das Hüllrohr 15 in der gewünschten Richtung führt. Abgedeckt ist die Anbohrführung von einer Manschette 19, welche bewirkt, daß das aus dem Bohrlochmund austretende Bohrwasser und Bohrklein die Anbohrführung und die übrigen maschinellen Einrichtungen nicht verschmutzen bzw. nach Austrocknen verkleben. Die Anbohrführung 17 ist durch nicht im einzelnen dargestellte Bewegungsmechanismen auf einer Führungskurve 20 der Ablenkeinrichtung 7 verschiebbar und feststellbar. Eine Ablenkrolle 21 und eine laschenkettenartige Führung 22, die in ihrem Krümmungsradius und Ablenkwinkel mit der Anbohrführung 17 verstellt werden kann, gewährleisten die eigentliche Umlenkung, wobei sämtliche Rollenlaufbahnen so ausgebildet sind, daß sie das Hüllrohr 15 optimal umfassen.

Das Aggregat 8 kann mittels eines Bohrrohrvorschubantriebes 23 auf der Traglafette 3 bewegt werden, wobei zur Erzeugung einer veränderbaren, den Bedürfnissen des Bohrvorganges sich automatisch anpassenden Vorschubgeschwindigkeit des Bohrrohrvorschubantriebes 23 ein Hydraulik-, Elektro oder Druckluftmotor mit regelbarer Drehgeschwindigkeit ist. Ein weiterer .ebenfalls regelbarer Motor 24 erzeugt über ein Vorgelege 25 die zum Bohren notwendige Drehbewegung, wobei das Hochdruckwasser von dem Hochdruckwassererzeuger 10 aus über die drehbare Hochdruckwassereinspeisung 26 in die Hochdruckwasserschlauchleitung 13 eingegeben wird.

Ebenfalls durch einen nicht dargstellten Regelantrieb angetriebene Antriebsrollen 27, die eine einstellbare geringe Zugkraft auf das Hüllrohr 15 ausüben, sind in der Ablenkvorrichtung 7 angeordnet. Die Regelmotoren für die Antriebsrollen 27 sowie der Vortriebsantrieb 23 und der Motor 24 können durch ein Regelungssystem miteinander verknüpft sein, wobei Meßwerte über den Bohrfortschritt in das Regelsystem eingegeben werden und über dessen Verknüpfungsschaltung automatisch ein optimales Zusammenwirken der Antriebe und damit einen optimalen Bohrvorgang gewährleisten. Der Wasserdruck des Hochdruckwassererzeugers 10 kann ebenfalls durch diesen Steuer- und Regelmechanismus beeinflußt werden.

In Fig.4 sind die wichtigsten Einzelheiten der Ablenkeinrichtung 7 dargestellt. Eine Ablenkrolle mit großem Durchmesser, die in ihrer Formgebung dem Außenumfang des Hüllrohres 15 angepaßt ist, und jeweils Einlaufrollen am Einlauf 28 und Auslaufrollen am Auslauf 29 sorgen für das einwandfreie Einlaufen und Auslaufen des Hüllrohres 15. Die eigentliche winkelveränderbare Umlenkung erfolgt durch die laschenkettenartige Führung 22, die Führungsrollen 31 bis 34 aufweist, die auf laschenartig durch Gelenke 35 miteinander verbundenen Lagerelementen 36 angeordnet sind. Die laschenkettenartig aufgebaute Führung 22 ist mit der Anbohrführung 17, wie bereits erwähnt, in einer solchen Form verbunden, daß die Anbohrführung 17 und die laschenkettenartige Führung 22 sich bei Veränderung des Ablenkwinkels gleichzeitig miteinander bewegen.
Fig.5 zeigt die wesentlichen Teile der Hochdruckwassereinspeisung 26. Diese Hochdruckwassereinspeisung 26 weist eine Hohlwelle 38 auf, die drehbar in einem Druckgehäuse 39 gelagert ist und mittig Öffnungen 37 für den Durchtritt des Hochdruckwassers und an einem Ende einen Anschluß 40 für den Anschluß der Hochdruckwasserschlauchleitung 13 aufweist. Der Drehantrieb der Welle erfolgt an ihrem entgegengesetzten Ende 41 durch den in F i g. 3 dargestellten Motor 24 und das Vorgelege 25. Um einen axialen Kräfteausgleich zu schaffen, sind die Abdichtungselemente für die Hohlwelle 38 symmetrisch aufgebaut. Die Hauptabdichtung erfolgt an den beiden Dichtungsmanschetten 42. Da jedoch auf Dauer bei sehr hohen Wasserdrücken radiale Abdichtungen keine einwandfreie und absolute Dichtung gewährleisten, sind die Dichtungsmanschetten 42 von ihrer Rückseite über Kammern 43 mit einem etwas höheren als dem abzudichtenden Druck über ein hochviskoses zweites Druckmedium beaufschlagt. Ein Druckübersetzer 44, der auf seiner vollen Kolbenfläche 45 mit dem Hochdruckwasser und auf seiner Ringfläche 46 mit dem hochviskosen zweiten Druckmedium beaufschlagt ist, sorgt dafür, daß die Dichtungsmanschetten 42 auf ihrer Rückseite jeweils mit etwas höherem als dem Betriebsdruck beaufschlagt sind und dadurch eine absolute Abdichtung des Hochdruckwassers erzielt wird. Zwei weitere Dichtungsmanschetten 47 dichten das hochviskose Medium ab. Wegen der gegenüber dem Hochdruckwasser erheblich höheren Viskosität und der Schmierfähigkeit des zweiten Druckmediums treten an dieser Dichtstelle keine Abdichtungsprobleme auf. Die Dichtungsmanschetten 48 dienen lediglich dazu, Druckverluste des hochviskosen Mediums und das Eindringen von Staub zu vermeiden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Bohren mit Hochdruckwasserstrahien für die Verwendung im untertägigen Grubenbetrieb, deren im Bohrlochtiefsten angeordnete Hochdruckwasserstrahlbohrkrone über eine Hochdruckwasserschlauchleitung und eine Hochdruckwassereinspeisung mit einem Hochdruckwassererzeuger in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckwasserschlauchleitung (13) als flexibles, torsionssteifes Bohrrohr drehbar ausgebildet ist, an welcher am vorderen Ende drehfesv eine Hochdruckwasserstrahlbohrkrone (4) angeordnet ist, welche am rückwärtigen Ende über die drehbar ausgebildete Hochdruckwassereinspeisung (26) mit einem Bohrrohrdrehantrieb (24, 25) und einem Bohrrohrvorschubantrieb (23) auf einer Traglafette angeordnet verbunden ist und in einem nicht verdrehbaren Hüllrohr (15) angeordnet ist, welches flexibel ausgebildet ist, im Bereich des Bohrlochmundes (6) in einer verstellbaren Ablenkvorrichtung (7) geführt ist und zusammen mit der Hochdruckwasserschlauchleitung (13) in seiner Längsrichtung in das Bohrloch einschiebbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (15) aus einer aus Federstahldraht gewickelten Schraubenfeder mit aneinander anliegenden Schraubengängen besteht.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckwasserschlauchleitung (13) von einem Verschleißmantel umgeben ist, insbesondere in Form einer eng um die Hochdruckschlauchleitung (13) gewickelten Schraubenfeder (14).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (15) an der Innenwand und/oder der Außenwand flüssigkeitsdicht verkleidet ist und der Ringraum (16) zwischen dem Hüllrohr (15) und der Hochdruckwasserschlauchleitung (13) mit Fett gefüllt ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung (7) eine Ablenkrolle (21) und eine laschenkettenartige, mit Führungsrollen (30—34) bestückte, winkelverstellbare Führung (22) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung (7) eine Anbohrführung (17) aufweist, die zur Veränderung des Ablenkwinkels an einer Führungskurve (20) verschiebbar und feststellbar ist und mit der laschenkettenartigen Führung (22) verbunden ist, wobei die Führungskurve (20) so ausgebildet ist, daß die Iaschenkettenartige Führung (22) immer gespannt ist und einen optimalen Biegeradius bildet.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung (7) durch eine über der Anbohrführung (17) angeordnete Manschette (19) gegen aus dem Bohrloch kommende Verschmutzung geschützt ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung (7) Antriebsrollen (27) enthält und die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrrohrvorschubantriebes und die Vorschubgeschwindigkeit der Antriebsrollen der Ablenkvorrichtung so aufeinander abgestimmt sind, daß das Hüllrohr zwischen dem Bohrrohrvorschubantrieb und der Ablenkeinrichtung stets strammge-

halten wird. Hierdurch wird einerseits vermieden, daß der Vorschubantrieb der Antriebsrollen die schwere Bohrmaschine ziehen muß. Andererseits wird vermieden, daß das Hüllrohr seitlich ausgebogen wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckwassereinspeisung (26) eine mit der Hochdruckwasserschlauchleitung (13) verbundene, vom Bohrrohrdrehantrieb (24,25) drehend angetriebene Hohlwelle (38) aufweist, die in einem mit Hochdruckwasser beaufschlagbaren Druckgehäuse (39) drehbar gelagert ist, mittig mit öffnungen (37) für den Druckwassereintritt versehen ist und beiderseits der Mitte durch symmetrisch angeordnete Dichtungsmanschetten (42) gegen das Druckgehäuse (39) abgedichtet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmanschetten (42) auf ihrer Rückseite durch ein zweites Druckmedium hoher Viskosität beaufschlagt sind, dessen Druck geringfügig höher als der des Hochdruckwassers ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochdruckwasser und dem Medium hoher Viskosität ein Druckübersetzer (45) angeordnet ist, dessen Übersetzungsverhältnis zwischen 1 :1,1 und 1 :2 liegt.