DE3516312C1

DE3516312C1 - Bohrmaschine mit einem ueber ein verlaengertes Bohrgestaenge antreibbaren Bohrkopf

Info

Publication number: DE3516312C1
Application number: DE3516312A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 3000 Hannover Ebeling; Helmut Dipl.-Ing. 3340 Wolfenbüttel Kolditz
Original assignee: STRAHLEN UMWELTFORSCH GmbH; TURMAG TURBO MASCH AG
Current assignee: Hazemag & Epr 48249 Duelmen De Gsf - Forsch GmbH
Priority date: 1985-05-07
Filing date: 1985-05-07
Publication date: 1986-10-16
Also published as: GB2193735A; US4705120A; GB8619526D0; GB2193735B

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine mit einem über ein verlängerbares Bohrgestänge von einer außerhalb des Bohrloches angeordneten Antriebsmaschine antreibbaren Bohrkopf zum absteigenden Großlochbohren im Erdreich oder Gestein, mit einer Abstützvorrichtung sowie mit einer Spülvorrichtung, von welcher ein Fluid über eine Falleitung in die Nähe des Bohrkopfes gefördert, dort mit dem Bohrgut gemischt und sodann dieses Bohrgut Fluid-Gemisch über eine durch das Bohrgestänge verlaufende Steigleitung vom Bohrkopf bis mindestens zum Bohrlochmund transportierbar ist.

Eine bekannte Bohrmaschine dieser Art nach der DE-PS 28 49 245 und BRAUNKOHLE, Heft 7, 1983, Seite 212, bewirkt die Förderung dadurch, daß nach dem bekannten Lufthebe-Bohrverfahren Druckluft in die Steigleitung eingeführt und so ein Auftrieb in der Leitung erzeugt wird. Voraussetzung ist die Vollfüllung des Bohrloches mit Spülflüssigkeit, ein Umstand, der vielfach nicht akzeptabel ist, z.B. bei Blindschächten und bei quellendem, löslichem und/oder klüftigem Gestein.

Nach dem Gegenstand der DE-PS 28 49 245 ist in der Nähe des Bohrkopfes eine drehbare Abstützvorrichtung vorgesehen, die jedoch nicht zur Momentabstützung eines im Bohrkopf angeordneten und vom Bohrgestänge antreibbaren Getriebes dient. Sie kann daher nicht zum Antrieb eines Förderaggregates herangezogen werden.

Da sich die vorliegende Erfindung auf Großlochbohrmaschinen beschränkt, scheiden solche mit Direktspülung aus, weil dabei die zur Bohrgutförderung erforderliche Steiggeschwindigkeit im Bohrloch nicht erreicht wird. Die weiterhin bekannte hydraulische Saugförderung benötigt ebenfalls die Vollfüllung des Bohrloches mit Spülflüssigkeit. Die pneumatische Saugförderung wiederum hat den Nachteil einer durch den atmosphärischen Luftdruck gegebenen Grenze der Förderhöhe sowie eines sehr hohen Geräte- und Energieaufwandes.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bohrmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die beim Schachtbohren mittels eines über ein verlängerbares Bohrgestänge antreibbaren Bohrkopfes nach dem Prinzip pneumatischer oder hydraulischer Druckförderung bei hohem Wirkungsgrad wirtschaftlich einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bohrkopf eine vom Bohrgestänge antreibbare Schleuse angeordnet und daß die Abstützvorrichtung gegen Verdrehungen gesichert ist. Dabei kann die Schleuse sowohl als Zellenradschleuse als auch als Kammerschleuse ausgebildet sein. Durch diese Ausbildung wird das Bohrgut-Fluid-Gemisch in der Nähe des Bohrkopfes in eine Schleuse eingeführt und von dort mittels einer Druckförderung hydraulisch oder pneumatisch über eine Steigleitung zum Bohrlochmund transportiert. Zu diesem Transport wird bei hydraulischer Förderung nur noch eine oberhalb des Bohrlochmundes befindliche Pumpe und bei pneumatischer Förderung nur noch ein Kompressor an die Falleitung angeschlossen. Das über die Falleitung zur Schleuse gedrückte Fluid entleert daraus kontinuierlich das zuvor über die Spülvorrichtung eingefüllte Bohrgut bzw. Bohrgut-Fluid-Gemisch. Eine derartige Bohrmaschine erfordert weder mehrere Hauptförderpumpen und den mit ihnen behafteten großen Verschleiß noch die damit verbundenen hohen Betriebskosten. Ferner ist bei dieser Bohrmaschine und ihrer umgekehrten Druckförderung der bei den bislang bekannten mit über ein verlängerbares Bohrgestänge antreibbaren Bohrköpfen erforderliche Packer entbehrlich, der von seiner Funktion, seiner Dichtheit gegen das Gebirge und seinen Haltekräften, insbesondere bei großen Bohrlöchern, mit erheblichen Problemen behaftet ist.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß bei einer gattungsfremden Schachtbohrmaschine nach dem Sonderdruck aus »unser Betrieb« der DEILMANN-HANIEL GmbH, Dortmund, Nr. 29/1981, eine pneumatische Hauptförderung im Schacht mit einer gewährten Zellenrad-Blasmaschine bekannt ist. Die dort offenbarten Kammer- und Zellenrad-Blasmaschinen lassen sich jedoch nicht auf eine Bohrmaschine der erfindungsgemäßen Gattung übertragen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Schleuse eine koaxial mit dem Bohrgestänge im Zentrum des Bohrkopfes angeordnete Zellenradschleuse, deren Zellenrad mit dem Bohrgestänge in Antriebsverbindung steht. Dabei kann das Zellenrad sowohl über ein vorgeschaltetes, an der Abstützvorrichtung abgestütztes Planetengetriebe als auch über ein anderes zwischen ihm und dem Bohrgestänge befindliches Getriebe in Drehung versetzt werden.

Als besonders vorteilhaft hat sich ein Bohrkopf nach dem nicht vorveröffentlichten Stand der Technik P 35 45 492.6-24 erwiesen, der ein Planetengetriebe und einen Pilotbohrer aufweist, wobei der Hohlkanal der Hauptwelle mit einem Auslaßkanal der Zellenradschleuse verbunden ist. Das Zellenradgehäuse wird von einem Kopfteil, von einem Mantel des Pilotbohrers und von einem Boden gebildet, wobei das Kopfteil und der Boden drehfest mit dem Pilotbohrer verbunden sind und zwischen Kopfteil und Boden das Zellenrad mit der Zellenradwelle mit höherer Drehzahl und/oder gegenläufig drehbar ist. Dabei ist die Relativ-Drehzahl von Zellenrad und Zellenradgehäuse so ausgebildet, daß in Verbindung mit der Fall- und Steigleitung die gewünschte Druckförderung mit der erforderlichen Geschwindigkeit und Austragungseffektivität des Bohrgut-Fluid-Gemisches erfolgt.

Um das Bohrgut kontinuierlich in die Zellenradschleuse zu fördern, ist der Pilotbohrer außer mit stirn-

seitigen Bohrwerkzeugen mit einer Schneckenwendel am äußeren Gehäusemantel versehen. Die Schneckenwendel fördert das sich in der Nähe der stirnseitigen Bohrwerkzeuge ansammelnde Bohrgut zum Kopfteil des Zellenradgehäuses. Da das Zellenrad am Umfang geschlossen und über eine Einlaßöffnung im Kopfteil des Zellenradgehäuses beschickbar und durch den gleichfalls im Kopfteil befindlichen Auslaßkanal entleerbar ist, gelangt von der Schneckenwendel am Pilotbohrer hochgefördertes Bohrgut dann in die Zellenradschleuse, wenn in mindestens der Höhe der Einlaßöffnung der Zellenradschleuse die Schneckenwendel endet.

Außerdem sind in mindestens der Höhe der Einlaßöffnung der Zellenradschleuse Erweiterungsbohrwerkzeuge angeordnet, z. B. Planeten-Schrämscheiben, Rollenwerkzeuge oder dgl., so daß das Bohrgut von den bearbeiteten Flächen in Richtung auf den Pilotbohrer und damit in Richtung auf die Einlaßöffnung der Zellenradschleuse fließen kann.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Zellenrad von einer Zellenradwelle abtreibbar, die eine Längsbohrung und mehrere oberhalb und unterhalb des Zellenrades davon abzweigende Radialbohrungen aufweist, von denen die oberhalb des Zellenrades befindlichen Radialbohrungen in einem vom Kopfteil des Zellenradgehäuses umgriffenen Ringkanal enden, in dem die Zuleitung für das Fluid einmündet. Die unterhalb des Zellenrades in der Zentralwelle angeordneten Radialbohrungen münden in einen im Boden des Zellenradgehäuses endenden Erweiterungskanal ein.

Um einerseits die Dichtheit des Bodens zum Zellenrad zu gewährleisten und um andererseits dem im Füllbereich und in dem noch in der Beschreibung näher zu erläuternden Überdeckungsbereieh des Zellenrades auftretenden FIuid-Druck mit angemessener Kraft entgegenzuwirken, ist der Boden des Zellenradgehäuses axial auf der Zellenradwelle entgegen der Kraft von mindestens einem Energiespeicher verschieblich und gegen das Zellenrad andrückbar. Dieser Energiespeicher besteht aus am Boden angeordneten mechanischen oder pneumatischen Federn, die sich mit einem Ende gegen den Boden und mit ihrem anderen Ende gegen eine Innenwandung des Pilotbohrers abstützen.

Im Auslaßbereich des Zellenrades findet aufgrund des dort anstehenden Fluid-Drückes die größte Druckbeaufschlagung statt. Um speziell in diesem Bereich den Boden des Zellenradgehäuses mit dem erforderlichen Anpreßdruck gegen das drehende Zellenrad anzustellen, ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in diesem Bereich der größten Druckbeaufschlagung der Boden des Zellenradgehäuses mit mindestens einer Zylinder-Kolben-Einheit versehen, deren eines Kolbenende von dem Bohrgut-Fluid-Gemisch beaufschlagt und deren Zylinder von einer Ausnehmung im Boden gebildet ist, während sich das andere Kolbenende gegen die Innenwandung des Pilotbohrers abstützt.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind aus dem Inhalt der Ansprüche ersichtlich. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Gesamtansicht der neuen Bohrmaschine mit einem verlängerbaren Bohrgestänge und einem darüber von einer außerhalb des Bohrloches angeordneten Antriebsmaschine antreibbaren Bohrkopf,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II/II von Fig. 1,

F i g. 3 die Ausschnittvergrößerung III von F i g. 1 im Längsschnitt, und

Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie IWlV von F i g. 3 durch die Zellenradschleuse.

Die neue Bohrmaschine 27 gemäß den Fig. 1 bis 3 weist ein verlängerbares Bohrgestänge 28 auf, welches mit einer außerhalb des Bohrloches 29 angeordneten Antriebsmaschine 31 verbunden ist und den Bohrkopf 32 antreibt. Im Pilotbohrer 33 des Bohrkopfes 32 ist die Schleuse 30 angeordnet, die zu den Fig. 3 und 4 näher beschrieben wird.

ίο Der Bohrkopf 32 ist mit einer gegen Verdrehungen gesicherten Abstützvorrichtung 34 ausgerüstet. Die Steigleitung 35 wird von einem durch das verlängerbare Bohrgestänge 28 verlaufenden Hohlkanal gebildet. Die Falleitung 36 besteht im vorliegenden Fall aus einer Rohrleitung oder einem Schlauch und ist an einer Gestängeführung 37 befestigt, die mit Kufen 37' in Nuten 38 eingreift, die zuvor von Nutenfräsern 39 in der Bohrlochwandung 29' eingefräst werden, die zu der Abstützvorrichtung 34 des Bohrkopfes 32 gehören. Diese Abstützvorrichtung 34 weist außer den Nutenfräsern 39 jeweils mindestens eine diesen Nutenfräsern 39 züge-, ordnete Führungskufe 40 auf. Die Nutenfräser 39 stehen über ein nicht dargestelltes Getriebe mit dem Bohrgestänge 28 in Antriebsverbindung.

Im dargestellten Fall besteht die Abstützvorrichtung 34 aus mindestens zwei Paaren diametral zueinander angeordneter Führungskufen 40, von denen ein Paar in der Nähe des Bohrkopfes 32 und das andere Paar in einem deutlichen Abstand A davon angeordnet ist, wobei beide Paare der Führungskufen 40 über ein besonders biegesteifes Verbindungsglied 41, z. B. ein an dieser Stelle besonders verdicktes Bohrgestänge, in Verbindung stehen. Mindestens ein Nutenfräser 39 und/oder eine Führungskufe 40 der Abstützvorrichtung 34 sind gegen die Kraft einer vorgespannten Feder 42 radial nach innen verschieblich. Die dem Bohrlochmund 16 nächstgelegene Führungskufe 40 ist an ihrer Oberseite 40' als Schneide ausgebildet, um ein Hochziehen des Bohrkopfes 32 bei Konvergenz des Bohrloches 29 zu erleichtern. Diese Führung der Kufen 37' der Gestängeführungen 37 in den Nuten 38 erlaubt eine sichere Haltung der Falleitung 36 ohne Gefahr einer Verwicklung mit dem Bohrgestänge 28. Auf diese Weise kann ein aufwendiges Mehrkanalgestänge entfallen.

Die neben dem Bohrgestänge 28 im Bohrloch 29 verlaufende Rohrleitung bzw. der Schlauch 36 für die Zuführ des Fluids ist an die Zuleitung 43 zur Zellenradschleuse 30 im Bohrkopf 32 angeschlossen. Diese Zuleitung 43 ist aus F i g. 3 ersichtlich, anhand derer nachfolgend die im Pilotbohrer 33 des Bohrköpfes 32 befindliche Zellenradschleuse 30 beschrieben wird. Diese Zellenradschleuse 30 ist koaxial mit dem Bohrgestänge 28 im Zentrum des Bohrkopfes 32 angeordnet, wobei das Zellenrad 44 über eine Zellenradwelle 45 mit dem Bohrgestänge 28 in Antriebsverbindung steht.

Im vorliegenden Fall ist der Bohrkopf 32 mit einem nicht dargestellten Planetengetriebe versehen, über welches die aus F i g. 1 ersichtlichen Schrämscheiben 46 angetrieben werden,

Das in Fig.3 im Pilotbohrer 33 dargestellte Zellenradgehäuse 47 wird von einem Kopfteil 47' von einem Teil des Mantels 47" des Pilotbohrers 33 und einem Boden 47'" gebildet. Das Kopfteil 47' und der Boden 47'" sind drehfest mit dem Pilotbohrer 33 verbunden.

Zwischen dem Kopfteil 47' und dem Boden 47'" ist das Zellenrad 44 mit der Zellenradwelle 45 drehbar angeordnet.
Der Pilotbohrer 33 ist mit stirnseitigen Bohrwerkzeu-

gen 48 und einer Schneckenwendel 49 am äußeren Mantel 47" versehen. Das Zellenrad 44 ist an seinem Umfang geschlossen und über eine Einlaßöffnung 50 mit dem Bohrgut-Fluid-Gemisch 51 im Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 beschickbar und durch den gleichfalls im Kopfteil 47' befindlichen Auslaßkanal 52 entleerbar. Mit diesem Auslaßkanal 52 der Zellenradschleuse 30 ist der Hohlkanal 35 des Bohrgestänges 28 verbunden, über den das Bohrgut-Fluid-Gemisch 51 über den Bohrlochmund 16 hinaus ausgetragen wird.

Da sich der Pilotbohrer 33 in einer vom Getriebe des Bohrkopfes 32 abhängigen Drehzahl dreht, dreht sich mit seinem Mantel 47" auch die Wendel 49. Dadurch wird das Bohrgut von der Bohrlochsohle 8 in Richtung der Pfeile 53 nach oben bis mindestens zur Höhe der Einlaßöffnung 50 im Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 gefördert. In mindesten der Höhe dieser Einlaßöffnung 50 sind die aus F i g. 1 ersichtlichen Erweiterungs-Bohrwerkzeuge 46 in Form der Planeten-Schrämscheiben angeordnet, um damit den Fluß in Richtung des Pfeiles 54 des Bohrguts in Richtung auf die Einlaßöffnung 50 zu begünstigen. Das darunter befindliche Zellenrad 44 wird von der Zellenradwelle 45 angetrieben. Die Zellenradwelle 45 weist eine Längsbohrung 55 und mehrere oberhalb und unterhalb des Zellenrades 44 davon radial abzweigende Radialbohrungen 56, 57 auf, von denen die oberhalb des Zellenrades 44 befindlichen Radialbohrungen 56 in einem vom Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 umgriffenen Ringkanal 58 enden, in dem die Zuleitung 43 für das Fluid einmündet. Die unterhalb des Zellenrades 44 in der Zellenradwelle 45 angeordneten Radialbohrungen 57 münden in einen im Boden 47'" des Zellenradgehäuses 47 endenden Erweiterungskanal 59.

Dieser Boden 47'" des Zellenradgehäuses 47 ist axial auf der Zellenradwelle 45 entgegen der Kraft von Energiespeichern 60 gegen das Zellenrad 44 andrückbar. Die Energiespeicher bestehen nach einer ersten Alternative aus am Boden 47'" angeordneten Federn 60, die sich mit einem Ende 60' gegen den Boden 47'" des Zellenradgehäuses 47 und mit ihrem anderen Ende 60" gegen eine Innenwandung 62 des Pilotbohrers 33 abstützen.

Zur Minimierung der Spalte zwischen dem Zellenrad 44 einerseits und dem Boden 47'" und dem Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 andererseits ist der Boden 47'" des Zellenradgehäuses 47 in seinem Bereich größter Druckbeaufschlagung mit mindestens einer parallel zur Drehachse 63 der Zellenradwelle 45 angeordneten Zylinder-Kölbeneinheit 61 versehen, deren eines Kolbenende 61' von dem Bohrgut-Fluid-Gemisch 51 beaufschlagt und deren Zylinder von einer Ausnehmung im Boden 47'" gebildet ist, während sich das andere Kolbenende 62" gegen die Innenwandung 62 des Pilotbohrers 33 abstützt.

Im dargestellten Fall dreht sich der Pilotbohrer 33 mit seinen Werkzeugen 48 in einer vom Getriebe des Bohrkopfes 32 bestimmten Drehzahl, wohingegen sich das Zellenrad 44 relativ dazu mit einer davon unterschiedlichen und entgegengesetzen Drehzahl umdreht. Diese Relativ-Drehzahl zwischen Zellenradgehäuse 47 und Zellenrad 44 ist neben anderen Faktoren, wie beispielsweise die Fließgeschwindigkeit des Bohrgut-Fluid-Gemisches 51, entscheidend für das pro Zeiteinheit über die Auslaßöffnung 52 austragbare Volumen des Bohrgut-Fluid-Gemisches 51. Für diese Effektivität ist aber auch maßgebend die Abdichtung des Zellenrades 44 zum Kopfteil 47' und zum Bodenteil 47'" des Zellenradgehäuses 47. Diese Abdichtung wird im vorliegenden Fall außer durch die obenbeschriebene Minimierung der Spalte durch Lippendichtungen 64 bewerkstelligt, die jedoch auch durch andere geeignete Dichtungen ersetzt werden können. Der Ringraum 58 ist gleichfalls von Lippendichtungen 65 ebenso abgedichtet wie die Erweiterung 59 im Boden 47'" durch weitere Lippendichtungen 66 abgedichtet ist. In diesem Fall kann als Fluid auch Luft verwendet werden. Dies ist insbesondere dort von Vorteil, wo aufgrund eines undichten Gebirges oder aus anderen Gründen eine Flüssigkeit als Fluid unerwünscht ist.

Anhand der Fig.4 wird abschließend die Funktion der Zellenradschleuse 30 beschrieben. Darin sind mit F i g. 3 übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Das Zellenrad 44 dreht sich in Richtung des Pfeiles 67, wohingegen sich das Zellenradgehäuse 47 in Richtung des Pfeiles 68 bewegt. Durch das Zellenrad 44 hindurch sind in F i g. 4 im Hintergrund drei unterschiedlich große, durch Schraffuren kenntlich gemachte Überdeckungsbereiche 69, 70, 71 erkennbar, die zum Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 gehören. Das Zellenrad ist mit insgesmt sechs gleich großen Kammern 72 versehen, die im wesentlichen die Form eines Kreisringabschnittes aufweisen. In Drehrichtung des Pfeiles 67 des Zellenrades 44 beginnt dessen Füllung im unschraffierten Feld 73, erfolgt weiter bei 74 und ist im Feld 75 beendet. Diese drei Kammerbereiche 73,74,75 können während dieser Bewegungsphase von dem durch die Einlaßöffnung 50 im Kopf 47' des Zellenradgehäuses 47 einströmenden Bohrgut-Fluid-Gemisch gefüllt werden. Hiernach werden die betreffenden Kammern von dem Überdeckungsbereich 69 im Kopf 47' des Zellenradgehäuses 47 abgedeckt und gegenüber der Einlaßöffnung 50 abgedichtet. In den Kammerbereichen 76 und 77 erfolgt der Auslaß des Bohrgut-Fluid-Gemisches dadurch, daß über die in Fig.3 dargestellte Zuleitung 43 das Fluid über den Ringraum 58, die Radialbohrungen 56, die Axialbohrung 55 und erneut über die Radialbohrungen 57 in die Erweiterung 59 strömt und von dort in Richtung des Pfeiles 78 das Bohrgut-Fluid-Gemisch aus den Kammerbereichen 76, 77 der F i g. 4 in den Auslaß 52 drückt, von wo es durch den Hohlkanal 35 im Bohrgestänge 28 aus dem Bohrlochmund 16 heraustransportiert wird (s. F i g. 3 und 1).

In F i g. 4 ist an die beiden Auslaßbereiche 76,77 wiederum ein relativ breiter Überdeckungsbereich 70 im Kopfteil 47' des Zellenradgehäuses 47 angeschlossen, der zu dem noch nachfolgend zu beschreibenden Entspannungsbereich die Auslaßbereiche 76 und 77 unbedingt abdichten muß. Dieser Entspannungsbereich schließt sich hieran an und ist mit den schmalen Bereichen 79 und 80 bezeichnet. In dieser Bewegungsphase stehen diese Bereiche 79 und 80 über nicht dargestellte Kanäle vorteilhaft oberhalb des Bohrkopfes 32 mit dem Bohrloch 29 in Verbindung, so daß die in der Auslaßphase unter Druck gesetzten Kammern 72 des Zellenrades 44 diesen Druck entspannen können, ohne daß das Bohrgut-Fluid-Gemisch 51 in der Nähe der Einlaßöffnungen 50 aufgewirbelt und damit der Füllungsgrad der Zellenradschleuse 30 vermindert wird. An die Entspannungsbereiche 79,80 schließen sich erneut die Füllungsbzw. Einlaßbereiche 73,74,75 zur erneuten Füllung der einzelnen Kammern 72 an.

Es versteht sich, daß die Erfindung verschiedene Abwandlungen zuläßt. Weiterhin kann die zur F i g. 3 beschriebene mechanische Zwischenförderung des Bohrgutes 54 durch eine pneumatische oder hydraulische Zwischenförderung bekannter Art ersetzt werden. Und

	35 j	1,27	16	312	10	Enden von Feder 60	60', 60"
9		2,34			Zylinder-Kolbeneinheit	61
schließlich können die zur F i g. 3 beschriebenen Ener	3,30		Enden von Zylinder-
giespeicher 60 aus pneumatisch und/oder hydraulisch	4,36		Kolbeneinheit	61', 61"
wirkenden Zylinder-Kolbeneinheiten ersetzt werden.	5,35		Innenwandung von
	35'		Pilotbohrer 33	62
Stückliste:	6'	5	Drehachse	63
			Lippendichtungen	63
Bohrmaschine	6"		Überdeckungsbereiche
Abstützvorrichtung	7		von Kopf teilen	69,70,71
Schleuse	8		Zellenrad-Kammer	72
Falleitung	9	10	Kammerbereiche zur
Steigleitung	10 A 4 C4		Füllung	73,74,75
Hauptwelle	11,51		Kammerbereiche zur
PilotbohrroHen	12		Entleerung	76,77
Erweiterungs-Rollenbohr-	13		Kammerbereiche zur
werkzeuge	14	15	Entspannung	79,80
Trübespiegel	15,23,53,54,67,68,78
Bohrlochsohle	16		Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
flüssiges Fluid	17,20,31
Förderpumpe	18
Bohrgut-Fluid-Gemisch	18'	20
Saugleitung	19
Zwischensteigleitung	19', 19"
Sieb	21
Richtungspfeile	22
Bohrlochmund	24	25
Antriebsmotoren	24'
Antriebswelle	25
Ende von Antriebswelle 18	26
Pumpenwelle	28
Enden von Pumpenwelle 19	29	30
Pumpenlaufrad	29'
Pumpengehäuse	33
Überlaufbehälter	37
Zylinder	37'
Bühne	38	35
Gestell	39
Bohrgestänge	40
Bohrloch	40'
Bohrlochwandung
Pilotbohrer	A	40
Gestängeführung	41
Kufen in Gestängeführung 37	42
Nuten in Bohrlochwandung	43
Nutenfräser	44
Führungskufe	45	45
Oberseite von Kufe 40	46
Abstand der	47
Führungskufen 40	47'
Verbindungsglied	47"
Feder	47'"	50
Zuleitung	48
Zellenrad	49
Zellenradwelle	50
Schrämscheiben	52
Zellenradgehäuse		55
Kopfteil	55
Mantel	56,57
Boden	58
Bohrwerkzeuge	59
Schneckenwendel	60	60
Einlaßöffnung
Auslaßkanal
Längsbohrung in
Zellenradwelle 45
Radialbohrung	65
Ringkanal
Erweiterungskanal
Feder

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrmaschine mit einem über ein verlängerbares Bohrgestänge von einer außerhalb des Bohrlodies angeordneten Antriebsmaschine antreibbaren Bohrkopf zum absteigenden Großlochbohren im Erdreich oder Gestein, mit einer Abstützvorrichtung sowie mit einer Spülvorrichtung, von welcher ein Fluid über eine Falleitung in die Nähe des Bohrkopfes gefördert, dort mit dem Bohrgut gemischt und sodann dieses Bohrgut-Fluid-Gemisch über eine durch das Bohrgestänge verlaufende Steigleitung vom Bohrkopf bis mindestens zum Bohrlochmund transportierbar ist, dadurch ge kennzeichnet, daß im Bohrkopf (32) eine vom Bohrgestänge (28) antreibbare Schleuse (30) angeordnet und daß die Abstützvorrichtung (34) gegen Verdrehungen gesichert ist.

2- Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuse (30) eine koaxial mit dem Bohrgestänge (28) im Zentrum des Bohrkopfes (32) angeordnete Zellenradschleuse ist, deren Zeilenrad (44) mit dem Bohrgestänge (28) in Antriebsverbindung steht.

3. Bohrmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (32) mit einem Planetengetriebe und einem Pilotbohrer (33) versehen ist, wobei der Hohlkanal (35) der Hauptwelle (35') mit einem Auslaßkanal (52) der Zellenradschleuse (30) verbunden ist.

4. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenradgehäuse (47) von einem Kopfteil (47'), von einem Mantel (47") des Pilotbohrers (33) und von einem Boden (47'") gebildet ist, wobei das Kopfteil (47') und der Boden (47'") drehfest mit dem Pilotbohrer (33) verbunden sind und zwischen Kopfteil (47') und Boden (47'") das Zellenrad (44) mit der Zellenradwelle (45) drehbar ist.

5. Bohrkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilotbohrer (33) außer mit stirnseitigen Bohrwerkzeugen (48) mit einer Schneckenwendel (49) am äußeren Mantel (47") versehen ist.

6. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenrad (44) am Umfang geschossen und über eine Einlaßöffnung (50) im Kopfteil (47') des Zellenradgehäuses (47) beschickbar und durch den gleichfalls im Kopfteil (47') befindlichen Auslaßkanal (52) entleerbar ist.

7. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens der Höhe der Einlaßöffnung (50) im Kopfteil (47') des Zellenradgehäuses (47) Erweiterungsbohrwerkzeuge (46) angeordnet sind und in etwa dieser Höhe die Schneckenwendel (49) endet.

8. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenrad (44) von einer Zellenradwelle (45) antreibbar ist, die eine Längsbohrung (55) und mehrere oberhalb und unterhalb des Zellenrades (44) davon abzweigende Radialbohrungen (56,57) aufweist, von denen die oberhalb des Zellenrades (44) befindlichen Radialbohrungen (56) in einen vom Kopfteil (47') des Zellenradgehäuses (47) umgriffenen Ringkanal (58) enden, in dem die Zuleitung (43) für das Fluid ein

mündet.

9. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb des Zellenrades (44) in der Zellenradwelle (45) angeordneten Radialbohrungen (57) in einen im Boden (47'") des Zellenradgehäuses (47) endenden Erweiterungskanal (59) einmünden.

10. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (47'") des Zellenradgehäuses (47) axial auf der Zellenradwelle (45) entgegen der Kraft von mindestens einem Energiespeicher (60,61) verschieblich und gegen das Zellenrad (44) andrückbar ist.

11. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher aus einer am Boden (47'") angeordneten Feder (60) besteht, die sich mit einem Ende (60') gegen den Boden (47'") und mit ihrem anderen Ende (60") gegen eine Innenwandung (62) des Pilotbohrers (33) abstützt.

12. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1- bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (47'") des Zellenradgehäuses (47) in einem Bereich größter Druckbeaufschlagung mit mindestens einer Zylinder-Kolbeneinheit (61) versehen ist, deren eines Kolbenende (61') von dem Bohrgut-Fluid-Gemisch (52) beaufschlagt und deren Zylinder von einer Ausnehmung im Boden (47'") gebildet ist, während sich das andere Kolbenende (61") gegen die Innenwandung (62) des Pilotbohrers (33) abstützt.

13. Bohrmaschnine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Umlaufrichtung (Pfeil 67) des Zellenrades (44) zwischen der Auslaß- (52) und der Einlaßöffnung (50) im Kopfteil (47') oder im Boden (47'") des Zellenradgehäuses (47) eine Entspannungsöffnung (78) angeordnet ist, die mit einem im freien Raum des Bohrloches (29) endenden Entspannungskanal verbunden ist.

14. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuse (30) aus einer Kammerschleuse besteht.

15. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützvorrichtung (34) für den Bohrkopf (32) aus mindestens einem Nutenfräser (39) mit jeweils mindestens einer zugeordneten Führungskufe (40) besteht.

16. Bohrmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutenfräser (39) über ein Getriebe mit dem Bohrgestänge (28) in Antriebsverbindung steht.

17. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Abstützvorrichtung aus mindestens zwei Paaren diametral zueinander angeordneter Führungskufen (40) besteht, von denen ein Paar in der Nähe des Bohrkopfes (32) und das andere Paar in einem deutlichen Abstand (A) davon angeordnet ist und beide Paare der Führungskufen (40) über ein besonders biegesteifes Verbindungsglied (41), z. B. ein besonders verdicktes Bohrgestänge (28), in Verbindung stehen.

18. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Nutenfräser (39) und/oder eine Führungskufe (40) der Abstützvorrichtung (34) entgegen der Kraft einer vorgespannten Feder (42) radial nach

innen verschieblich sind.

19. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bohrlochmund (16) nächstgelegene Führungskufe (40) an ihrer Oberseite (40') als Schneide ausgebildet ist.

20. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Bohrgestänge (28) im Bohrloch (29) eine Rohrleitung oder ein Schlauch (36) für die Zufuhr des Fluids (9) angeordnet und an die Zuleitung (43) im Bohrkopf (32) angeschlossen ist.

21. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß am Bohrgestänge (28) mindestens eine nicht rotierende Gestängeführung (37) mit einer in die von Nutenfräsern (39) gebildeten Nuten (38) in der Bohrlochwandung (29') eingreifende Kufe (27') angebracht ist und die Rohrleitung oder der Schlauch (36) für die Zufuhr des Fluids (9) an dieser Gestängeführung (37) befestigt ist.