EP0138820B1

EP0138820B1 - Vorrichtung zum einbringen von bohrlöchern in die seitenwände von unterirdischen abbauräumen geringer breite

Info

Publication number: EP0138820B1
Application number: EP84900268A
Authority: EP
Inventors: Manfred Albers (Deceased)
Original assignee: Kluender Horst
Current assignee: Kluender Horst
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1987-06-10
Also published as: GB8334290D0; DE3247921A1; GB2139929A; DE3372006D1; US4577703A; WO1984002555A1; EP0138820A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Bohrlöchern insbesondere in die seitliche Abbaufront von unterirdischen Abbauräumen geringer Breite mit einem gegebenenfalls schienengebunden innerhalb des Abbauraumes verfahrbaren und zur Aufnahme von Reaktionskräften abstützbaren Bohraggregat zum Antreiben und Vorschieben einer an einer mit einem Durchtrittskanal für eine Spülflüssigkeit versehenen und zumindest teilweise aus einer flexiblen Stahlspirale gebildeten Bohrwelle angeordneten Bohrkrone, einer einen Teil des Bohraggregates bildenden Antriebseinheit für den Drehantrieb der Bohrwelle und den Vorschub der Bohrwelle in Richtung der Verfahrbarkeit des Bohraggregates und mit einer hinter der Antriebseinheit auf dem Bohraggregat angeordneten Umlenkeinheit für den flexiblen Teil der Bohrwelle, mittels derer die flexible Welle mit der Bohrkrone in eine Arbeitsrichtung unter einem Winkel zur Verfahrbarkeitsrichtung des Bohraggregates umlenkbar ist.
Im Steinkohlenbergbau werden zur Gewinnung der Kohle zunehmend mechanische Abbaugeräte wie Schremmaschinen und Kohlenhobel eingesetzt. Diese Maschinen werden meist in einem langen, schmalen und oft auch sehr niedrigen Abbauraum, der auch als Streb bezeichnet wird, entlang der an der einen Seite des Strebs anstehenden Kohlenfront bewegt, um die Kohle mechanisch zu gewinnen. Auf der der anstehenden Kohle gegenüberliegenden Seite ist das Streb durch den jeweils nachgeführten Strebausbau begrenzt. So ergeben sich lange, schmale Strebräume, die in vielen Füllen nur eine Breite won etwa 0,5 m und, je nach Flözstärke, eine Höhe von 0,65 m aufweisen.
Beim Abbau kommt es nun vor, daß beispielsweise der Kohlenhobek, der in dem Streb entlangbewegt wird, auf Stellen harten Gesteins stößt, das für den weiteren Abbau durch Schienen entfernt werden muß.
Hierfür müßten im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Strebs bis zu etwa 2 m tiefe Löcher in das Gestein gebohrt werden, die einen Durchmesser von ca. 42 mm haben. Bisher wurden diese Bohrlöcher im allgemeinen mit Handbohrgeräten ausgeführt, da der enge, oft nur einen halben Meter breite zur Verfügung stehende Raum den Einsatz von maschinellen Bohrgeräten nicht gestattet. Bei fortschreitender Tiefe des Bohrloches ist es aus gleichem Grund erforderlich, die Bohrstange stufenweise zu verlängern. Diese Arbeitsweise ist sehr zeitaufwendig und stellt für das eingesetzte Personal eine hohe Belastung dar. Der Zeitfaktor ist deshalb so entscheidend, weil während des Beseitigens der harten Gesteinsbereiche der Kohlenhobel außer Betrieb genommen werden muß und ein entsprechender Produktionsausfall eintritt.
Es ist auch schon eine Bohrmaschine bekanntgeworden, die auf den für den Kohlenhobel verlegten Gleisen oder anderen Fördermitteln verhältnismäßig schnell an den Einsatzort bewegt werden kann, um dort für das Ausführen der Bohrlöcher eingesetzt zu werden. Für diese Maschinen gilt jedoch die gleiche Raumbegrenzung, so daß der Bohrvorgang ständig unterbrochen werden muß, um die Bohrstange jeweils in kurzen Abschnitten zu verlängern.
Aus dem Gebiet der Tiefbohrtechnik, insbesondere im Erdöl- und Erdgasbereich sind eine Reihe von Vorrichtungen bekannt, mit denen sich Sekundärbohrungen in die senkrechten Wände des Hauptbohrloches einbringen lassen. Die hierfür bekannten Vorrichtungen verwenden ebenfalls bereits flexible Bohrwellenabschnitte, mit denen die Bohrwelle in eine Richtung senkrecht zur Wand des Hauptbohrloches umgelenkt werden kann. Da die hierbei auftretende Problematik der der Erfindung zugrundeliegenden Problematik verwandt ist, wird stellvertretend auf die FR-A-2 232 669 verwiesen, die, obwohl sie eine nicht ganz gattungsgleiche Vorrichtung beschreibt, als Stand der Technik zur Abgrenzung des Patentanspruches 1 zugrunde gelegt wurde. Bei der aus der französischen Patentschrift bekannten Vorrichtung wird eine flexible, eine Bohrkrone tragende Welle mittels einer Vorschub- und Antriebseinheit in einem Führungsrohr abgesenkt. Die Umlenkeinheit für die flexible Welle besteht aus einem mit konstantem Durchmesser weitergeführten Krümmer des Führungsrohres, der durch rechtwinklige Abwinkelung senkrecht auf die Bohrlochwand gerichtet ist. Die flexible Welle selbst besteht aus einem verhältnismäßig komplizierten Aufbau, und die Spülflüssigkeit ist durch einen, die eigentliche Stahlspirale der Welle umgebenden Mantel geführt, der nicht mit der Welle rotieren soll und mittels abdichtenden Kugellagerringen auf den sich an den flexiblen Teil der Welle anschließenden starren Teilen drehbar gelagert ist.
Aus der US-A-4 149 391 ist auch bereits eine aus einem runden Stahlprofil gewickelte flexible Bohrwelle bekannt, bei der ein Schlauch zum Transport der Spülflüssigkeit durch das Innere der Welle geführt ist. Die Welle weist aber zwischen dem gewickelten Stahlprofil und dem Schlauch weitere Stützelemente auf. Die aus der US-Patentschrift bekannte Bohrwelle wie auch diejenige gemäß der genannten französischen Patentschrift sind ihrer Konstruktion nach für größere Bohrlochdurchmesser vorgesehen, und es wäre nicht möglich, die bekannten Konstruktionen auf Vorrichtungen zu übertragen, mit denen Bohrlöcher von nur etwa 42 mm Durchmesser in Gestein eingebracht werden sollen, und bei denen das Bohrgestänge wegen des noch erforderlichen Rücklaufraumes für die Spülflüssigkeit lediglich einen Durchmesser von ca. 30 mm aufweisen soll.
Im übrigen sind der US-A-4 149 391 keine weiteren Angaben für eine Vorrichtung der hier beanspruchten Art zu entnehmen, da diese Druckschrift lediglich auf die Ausbildung einer flexiblen Bohrwelle gerichtet ist, die für den hier angestrebten Einsatzzweck jedoch nicht verwendbar ist.
Um im Falle des Auftretens von hartem Gestein den Produktionsausfall des Kohlenhobels in vertretbaren Grenzen zu halten, werden folgende Forderungen an das Ausführen der Bohrlöcher gestellt: Die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrers soll etwa 2 m/min betragen, wofür bei einer Bohrerdrehzahl von etwa 800 upm eine Vorschubbelastung von bis zu einer Tonne erforderlich ist. Für das Freispülen der Bohrlöcher ist die Verwendung einer Spülflüssigkeit erforderlich, die mit einem Druck von mindestens 25 bar durch den Durchtrittskanal innerhalb der Bohrstange gedrückt wird. Während das Bohrloch, wie bereits erwähnt, zum Einführen der Sprengladungen einen Durchmesser von etwa 42 mm haben soll, darf der Durchmesser des Bohrgestänges ca. 30 mm nicht überschreiten, damit noch ein genügender Rückströmraum für das Freispülen des Bohrloches verbleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, unter den geforderten Bedingungen und unter den räumlichen Verhältnissen eines engen Strebs in einer Richtung senkrecht zum Verlauf des Strebs ohne Unterbrechung etwa 2 m tiefe Bohrlöcher in das anstehende Gestein einzubringen.
Diese Aufgabe wird für die bezeichnete Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der flexible Teil der Welle aus einem Stahlprofil mit zwei sich gegenüberliegenden abgeflachten Flächen gewickelt ist, mit denen die einzelnen Windungen der flexiblen Welle gegenseitig aneinander anliegen, und dan der Durchtrittskanal für die Spülflüssigkeit im Bereich der flexiblen Welle aus einem innerhalb der flexiblen Welle verlaufenden Druckschlauch besteht, der an seinen Enden mit Rohrfortsätzen versehen ist, die in Kupplungsstücke eingeführt sind, welche in die Enden der flexiblen Welle eingeschraubt sind, und jeweils von der der flexiblen Welle abgewandten Seite der Kupplungsstücke her abdichtend in diesen befestigt sind.
Es bereitet im allgemeinen keine besonderen Schwierigkeiten, ein entsprechend schweres Aggregat, das die erforderliche Leistungsfähigkeit aufweist, und das entsprechend gegen die Reaktionskräfte des Bohrens abstützbar ist, in kurzer Zeit auf den für den Kohlenhobel vorgesehenen Gleisen oder anderen Fortbewegungsbahnen an den benötigten Einsatzort zu verbringen. Das Problem liegt darin, mit einem solchen Aggregat die verhältnismäßig tiefen erforderlichen Bohrungen in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Erstreckung des schmalen Strebraumes in das seitlich anstehende Gestein einzubringen. Gemäß der Erfindung wird eine aus einem speziellen Stahlprofil gewickelte flexible Bohrwelle benutzt, die innerhalb des Aggregates aus der im allgemeinen senkrecht zum Streb verlaufenden Bohrrichtung in die Richtung des Strebs umgelenkt wird, so daß die gesamte Vorschubbewegung für das Einbringen der Bohrung in Längsrichtung des Strebs erfolgen kann.
Die in Richtung des Strebs entsprechend dem Fortschreiten der Bohrlochtiefe verschiebbare Antriebseinheit ist im wesentlichen dafür vorgesehen, die Rotationsbewegung des Bohrers zu erzeugen. Die Antriebseinheit kann dabei aber auch zusätzlich dafür ausgebildet sein, die Vorschubbewegung des Bohrers mit der erforderlichen Vorschubkraft zu erzeugen. In einem solchen Fall muß jedoch die gesamte Vorschubkraft in der Umlenkeinheit für die biegsame Welle mit umgelenkt werden, was erhebliche Anforderungen an die Ausführung der biegsamen Welle und der Umlenkeinheit stellt. Es kann daher zweckmäßiger sein, hinter der Umlenkeinheit an einer Stelle, an der die biegsame Welle bereits in Richtung des Bohrloches verläuft, den alleinigen oder einen zusätzlichen Vorschubantrieb vorzusehen.
Ein solcher Vorschubantrieb kann beispielsweise mittels um die rotierende biegsame Welle schließbarer Klemmbacken erfolgen, mit deren Hilfe die Welle unter Rotation mit einer Vorschubkraft beaufschlagt werden kann, und die nach einer bestimmten Vorschubbewegung geöffnet, zurückgezogen und für erneuten Vorschub mit der biegsamen Welle in Eingriff gebracht werden können. Bevorzugt kann hierfür eine Klemmbackeneinheit Verwendung finden, wie sie durch das Deutsche Patent 27 14124 in Verbindung mit einem Rohrreinigungsgerät geschützt ist.
Bei Beginn einer Bohrung befindet sich der größte Teil der biegsamen Welle noch vor der Umlenkeinheit, in Bewegungsrichtung der verschiebbaren Antriebseinheit verlaufend. Um bereits in diesem Zustand eine Druckkraft auf die biegsame Welle ausüben zu können, ist vor der Umlenkeinheit eine entsprechende Rohrführung für die Welle erforderlich, deren Länge mindestens der größen Tiefe der einzubringenden Bohrlöcher entspricht. Der vor dem Eintrittsende dieser Rohrfürung erforderliche Hin- und Herbewegungshub des Antriebsaggregates muß selbst wiederum der mittels eines Vorschubes der Antriebseinheit ausfürbaren maximalen Bohrlochtiefe entsprechen. Im Bereich dieser Bewegungsstrecke der Antriebseinheit kann die Bohrwelle aus einem starren Abschnitt bestehen, an den sich dann die biegsame Welle anschließ. Es kann aber unter Umständen auch auf einen solchen starren Wellenabschnitt verzichtet werden, wenn die Antriebseinheit ihrerseits mit einem entsprechend langen Führungsrohr versehen ist, welches sich teleskopisch über das vor der Umlenkeinheit befindliche Fürungsrohr schieben läßt. Selbstverständlich können diese Rohrführungen in Anpassung an die Ausfürung von Bohrlöchern unterschiedlicher Tiefe auch austauschbar ausgeführt werden.
Ebenso kann vorgesehen sein, daß für das Ausführen besonders tiefer Bohrlöcher, für die ein einziger Hub der Antriebseinheit nicht ausreicht, die Bohrwelle zum Ausführen eines zweiten Hubes entsprechend verlängert werden kann.
Besondere Anforderungen werden an die Umlenkeinheit insbesondere dann gestellt, wenn die gesamte Vorschubkraft von der Antriebseinheit aufzubringen ist, ohne daß hinter der Umlenkeinheit eine weitere Vorschubeinheit vorgesehen ist. Eine einfache Rohrführung ist hier im allgemeinen nicht ausreichend, da sie unter Rotation der biegsamen Welle und gleichzeitiger Umlenkung der Vorschubkraft in kurzer Zeit verschleißen und auch die Bohrwelle entsprechend beeinträchtigen würde. Es ist daher gemäß der Erfindung eine Abstützung der biegsamen Welle im Umlenkpunkt vorgesehen, an der die Welle sowohl in ihrer Vorschubbewegung als auch in ihrer Rotation abrollen kann, ohne daß eine nennenswerte Reibung auftritt. Dies ist grundsätzlich durch Abstützelemente in Form eines Kugelbettes möglich, in denen jeweils Paare von Kugeln abrollbar gelagert sind, wobei die Kugeln eines Paares in Bezug auf die Umlenkebene der flexiblen Welle übereinander angeordnet sind, so daß die Welle in der Vertiefung zwischen den beiden ihr zugewandten höchsten Kugelpunkten abgestützt wird.
Vorzugsweise enthält die Umlenkeinheit jedoch einen Drehteller mit entlang seines Umfanges angeordneten Rollen, die in Bezug auf die Umlenkebene der flexiblen Welle jeweils paarweise übereinander angeordnet sind und deren Achsen zwei übereinanderliegende Tangentenvielecke in Bezug auf den Drehteller bilden. Diese Rollen sind zweckmäßigerweise entlang ihrer Mantellinien noch ballig ausgebildet, so daß die Kurve der Mantellinien der Kreisform angenähert ist.
Bekannte aus einer Stahlspirale gewickelte flexible Wellen sind im allgemeinen aus einem Stahlprofil mit kreisförmigem Querschnitt hergestellt. Für den Fall, daß hohe axiale Kräfte aufgenommen werden müssen, besteht bei derartigen Wellen jedoch die Gefahr, daß die einzelnen Windungen der Welle aufeinander seitlich abgleiten. Es ist daher ein Merkmal der Erfindung, ein an gegenüberliegenden Seiten abgeflachtes Stahlprofil zu verwenden, so daß die einzelnen Windungen der Welle nicht nur entlang einer Kreislinie, wie bei rundem Profil, sondern längs der abgeflachten Bereiche flächig aneinander anliegen. Die Gefahr eines Querversatzes der Windungen kann noch dadurch vermindert werden, daß jeweils in der einen Fläche in Längsrichtung eine Nut und an der anderen Fläche eine Wulst vorgesehen ist, die bei Aneinanderliegen der Windungen der Welle ineinandergreifen.
Noch vorteilhafter ist ein Profil, welches im Querschnitt eine gekröpfte Ausbildung zeigt, so daß die einzelnen Windungen der biegsamen Welle sich gegenseitig übergreifen können und sowohl in axialer wie auch in radialer Richtung gegenseitige Anlageflächen aufweisen. Bei genügend starkem Übergreifen der einzelnen Windungen bleiben die radialen Abstützflächen auch noch dann wirksam, wenn die biegsame Welle innerhalb der Umlenkeinheit an ihrer Außenseite gespreizt wird. Eine solche Ausführung verhindert auch in wirksamer Weise die Gefahr, daß bei der Übertragung hoher Drehmomente eine beispielsweise geschwächte Windung in sich zusammengebogen wird und die Welle für den weiteren Bohrvorgang unbrauchbar macht.
Eine weitere Schwierigkeit besteht in der Anordnung des die Spülflüssigkeit führenden Druckschlauches innerhalb der biegsamen Welle. Die biegsame Welle ist an jedem ihrer Enden mit Kupplungsstücken versehen, die mittels eines den Spiralwindungen der Welle entsprechenden Gewindefortsatzes in die Wellenenden eingedreht werden. Grundsätzlich wäre es möglich, das eine Ende des Druckschlauches mit dem Gewindefortsatz eines Wellenkupplungestückes durch Verschrauben oder dergleichen zu verbinden, um den Druckschlauch dann in die biegsame Welle einzuführen und das Kupplungsstück in das Wellenende einzuschrauben. Am zweiten Ende der biegsamen Welle ist diese Möglichkeit jedoch nicht mehr gegeben. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß der an seinem Ende mit einem Rohrfortsatz versehene Druckschlauch, wie dies bei Hydraulikschläuchen beispielsweise handelsüblich ist, in eine Bohrung des Wellenkupplungsstückes eingeführt und von der anderen Seite her abdichtend mit dem Wellenkupplungsstück verbunden wird. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Rohrverschraubung mit Konusring, beispielsweise durch eine Verschraubung vom Typ REMETO, wobei das Wellenkupplungsstück als Überwurfmutter ausgebildet ist. Grundsätzlich kann aber auch ein Verkleben des Rohrfortsatzes des Druckschlauches innerbalb des Wellenkupplungsstückes erfolgen.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen beansprucht.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen noch näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung der Vorrichtung,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Umlenkeinheit in Draufsicht,
Figur 3 einen Schnitt durch den Drehteller der Umlenkeinheit nach Figur 2,
Figuren 4-6 Ausführungsformen der biegsamen Welle und
Figur 7 eine Darstellung der Kupplungsstücke
einer biegsamen Welle mit der Befestigung der Enden des Druckschlauches für die Spülflüssigkeit darin.

In Figur 1 ist schematisch die Gesamtanordnung einer Vorrichtung zum Einbringen von Bohrlöchern dargestellt. Die Richtung des Strebverlaufes ist durch den Pfeil 1 angedeutet. Die Vorrichtung besteht aus einer Antriebseinheit 2, einer Umlenkeinheit 3 und einer zusätzlichen Vorschubeinheit 4 für die im wesentlichen als biegsame Welle ausgeführte Bohrwelle 5, mit der eine (nicht dargestellte) Bohrkrone zum Einbringen eines Bohrloches in eine Gesteinswand in Richtung des Pfeiles 6 vorgetrieben wird. Die gesamte Vorrichtung ist auf einem (nicht gezeigten) gemeinsamen Rahmen angeordnet, der auf vorgesehenen Fortbewegungsbahnen in Richtung des Strebverlaufes 1 verfahrbar ist.
Die Antriebseinheit 2 enthält den Drehantrieb für die Bohrwelle 6 und ist relativ zur Umlenkeinheit 3 in Richtung des Pfeiles 1 auf dem (nicht gezeigten) gemeinsamen Rahmen verfahrbar. Die Antriebseinheit 2 und die Umlenkeinheit 3 sind je mit einer Rohrführung 7 bzw. 8 für die biegsame Welle 5 versehen, die bei der Vorschubbewegung der Antriebseinheit 2 gegenüber der Umlenkeinheit 3 teleskopisch übereinanderschiebbar sind. Innerhalb der Umlenkeinheit 3 ist der Umlenkweg 9 der biegsamen Welle 5 lediglich gestrichelt angedeutet. Die zusätzliche Vorschubeinheit 4 ist, wie die Umlenkeinheit 3, stationär auf dem (nicht gezeigten) gemeinsamen Rahmen angebracht und enthält einen mit rotierenden Klemmbacken arbeitenden Vorschubantrieb für die biegsame Welle 5, der im einzelnen nicht dargestellt ist.
In Figur 2 ist eine Ausführungsform der Umlenkeinheit schematisch dargestellt. Zu erkennen ist der Verlauf der biegsamen Welle 5, die, von der Antriebseinheit kommend, durch die nur mit ihrem Endabschnitt dargestellte Rohrführung 7 in die Umlenkeinheit 3 eingeführt ist. Sie verläßt die Umlenkeinheit 3 nach einer Umlenkung um 90° durch ein Führungsstück 10, das die biegsame Welle 5 in Richtung auf ein einzubringendes Bohrloch führt.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Führungsstück 10 und die sich daran eventuell anschließende Vorschubeinheit 4 in ihrer Winkelstellung zur Rohrführung 7 veränderbar ausgeführt sein können, da es unter Umständen erforderlich sein kann, auch Bohrlöcher unter einem Winkel auszuführen, der von der zur Bewegungsrichtung der Vorrichtung senkrechten Richtung abweicht.
Auf ihrem Umlenkweg innerhalb der Umlenkeinheit 3 ist die biegsame Welle 5 an der Außenseite ihres gekrümmten Verlaufes durch einen Drehteller 11 gestützt, der im senkrechten Schnitt in Figur 3 dargestellt ist. Der Drehteller 11 ist entlang seinem Umfang mit einer Anzahl von paarweise übereinander angeordneten Rollen 12 versehen, die in kranzförmig angeordneten Lagerböcken 13 drehbar gelagert sind. Die Rollen 12 sind derart ballig ausgeführt, daß die Hintereinanderverbindung ihrer äußeren Mantellinien der Kreisform angenähert ist. Die Lagerböcke 13 sind gegenüber den äußeren Mantellinienkreis der Rollen 12 zurückgesetzt und so klein wie möglich ausgeführt, um den Umfang des Drehtellers 11 möglichst weitgehend mit Rollenoberflächen besetzt zu haben. Die Paare von Rollen 12 sind in ihrer Höhe derart angeordnet, daß sich die biegsame Welle 5 in der Vertiefung 14 (Figur 3) zwischen den Rollen 12 eines Paares abstützt und gegen ein Ausweichen nach oben und unten gehalten wird.
Die Rollen 12 folgen der Rotation der biegsamen Welle 5 und der Drehteller 11 dreht sich entsprechend dem Vorschub der Welle weiter. Der Drehteller 11 ist derart ausgeführt, daß er die gesamte Reaktionskraft für die Umlenkung der in Richtung der Rohrführung 7 aufgebrachten Vorschubkraft in die Richtung des Führungsstückes 10 aufnimmt. Außerdem wird durch die Art der Ausführung des Drehtellers 11 eine Reibung der biegsamen Welle 5 an ihrer Umlenkungsabstützung unter dem Druck der aufgebrachten axialen Vorschubkräfte vermieden.
Neben den Drehteller 11 können erforderlichenfalls auch noch weitere mit abrollenden Elementen versehene Umlenkeinrichtungen innerhalb der Umlenkeinheit 3 vorgesehen werden, falls dies zu einer sicheren Führung der biegsamen Welle 5 erforderlich ist.
In den Figuren 4 bis 6 eind unterschiedliche Ausführungsformen für die biegsame Welle 5 dargestellt. Eine Welle mit im Querschnitt kreisförmigem Stahlprofil ist in ihrer Verwendung auf Vorschubkräfte bis zu einer bestimmten Höhe und ebenfalls auf ein zu übertragendes Drehmoment bis zu einer bestimmten Höhe begrenzt. Es ist daher zweckmäßig und in manchen Fällen unerläßlich, ein Querschnittprofil der Stahlwindungen der biegsamen Welle zu wählen, welches einerseits eine möglichst flächige Anlage der einzelnen Windungen aneinander gewährleistet und andererseits auch ein seitliches Ausscheren oder ein Zusammenbiegen einzelner Windungen unter dem aufgebrachten Drehmoment und der angewandten Vorschubkraft verhindert.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer biegsamen Welle, deren Stahlprofil lediglich an gegenüberliegenden Seiten abgeflacht ist, um eine flächige Anlage der Windungen gegeneinander zu erreichen und die Gefahr eines seitlichen Ausscherens von Windungen zu vermeiden, wie das bei der nur kreislinienförmigen Aneinanderlage an den Höchstpunkten kreisförmiger Profile möglich ist.
Figur 5 zeigt eine Profilgebung, bei dem ein Querversatz zwischen den einzelnen Windungen zusätzlich durch ineinandergreifende Wulste und Nuten verhindert ist. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeigt die in Figur 6 dargestellte Welle. Hier weisen die Stahlwindungen in ihrem Querschnittsprofil eine abgekröpfte Ausbildung auf, so daß die einzelnen Windungen sich gegenseitig übergreifen. Dadurch entstehen sowohl axiale gegenseitige Anlageflächen 15 wie auch radiale Anlageflächen 16, die selbst bei einer gewissen Aufspreizung der biegsamen Welle an der Außenseite ihrer Umlenkbahn noch ein gegenseitiges Hintergreifen gewährleisten, wodurch ein Querversatz zwischen den Windungen oder ein Zusammendrehen einer einzelnen Windung vermieden wird.
In Figur 7 sind die Kupplungsenden einer biegsamen Welle dargestellt, die der Einfachheit halber mit einem kreisförmigen Stahlprofil gezeichnet ist. Zur Verbindung der biegsamen Welle nit den Anschlußelementen ist diese an jedem Ende mit einem Kupplungsstück 17 versehen. Diese Kupplungsstücke 17 sind mit einen Gewindefortsatz 18 jeweils in das Ende der biegsamen Welle 5 eingedreht, wobei das Gewinde des Gewindefortsatzes 18 den Windungsgängen der biegsamen Welle entspricht. Die Drehrichtung ist derart, daß die Kupplungsstücke 17 sich bei positiver Drehrichtung der Welle in deren Enden weiter hineindrehen.
Innerhalb der biegsamen Welle 5 ist ein Hochdruckschlauch 19 angeordnet, der in der Darstellung der Figur 7 wie auch die biegsame Welle 5 selbst abgebrochen gezeichnet ist. Der Hochdruckschlauch 19 ist an seinen Enden mit einem Rohrfortsatz 20 versehen, mit dem er in eine Bohrung 21 des Kupplungsstückes 17 eingeführt ist. Innerhalb einer mit Innengewinde versehenen Ausweitung 22 innerhalb des Kupplungsstückes 17 ist von der der biegsamen Welle 5 abgewandten Seite des Kupplungsstückes 17 her ein Keilring 23 auf den Rohrfortsatz 20 des Hochdruckschlauches 19 aufgeschoben, der mittels eines Schraubnippels 24 gegen eine Schulter 25 im Kupplungsstück 17 verspannt ist. Der Rohrfortsatz 20 des Hochdruckschlauches 19 liegt mit seinem Ende gegen eine Schulter 26 innerhalb des Nippels 24 an. Außerdem ist der Rohrfortsatz 20 so ausgebildet, daß er mit einer weiteren Schulter 27 gegen die Vorderkante des Kupplungsstückes 17 anliegt und dort abgestützt ist.
Durch diese Ausbildung ist es möglich, die Enden des Hochdruckschlauches 19 mit den Kupplungsstücken 17 zu verbinden, nachdem diese in die Enden der biegsamen Welle 5 eingeschraubt worden sind.
Der Nippel 24 ist in der Figur 7 mit einem Außensextant zum Einschrauben dargestellt. Der Durchmesser des Nippels kann an dieser Stelle auch geringer gewählt werden, um noch mehr Platz für ein weiteres eingelassenes Gewinde an der Außenseite des Kupplungsstückes 17 zur Verfügung zu haben, mit dem dieses dann mit den angrenzenden Elementen, beispielsweise einem Stück einer starren, hohlen Bohrwelle oder der Bohrkrone zu verbinden. Diese anschließenden, hohl ausgeführten Elemente dienen selbst als Strömungskanal für die Spülflüssigkeit, so daß eine Fortführung des in der biegsamen Welle vorgesehenen Hochdruckschlauches in diese Elemente hinein im allgemeinen nicht erforderlich ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Einbringen von Bohrlöchern insbesondere in die seitliche Abbaufront von unterirdischen Abbauräumen geringer Breite mit einem gegebenenfalls schienengebundenen, innerhalb des Abbauraumes verfahrbaren und zur Aufnahme von Reaktionskräften abstützbaren Bohraggregat zum Antreiben und Vorschieben einer an einer mit einem Durchtrittskanal (19) für eine Spülflüssigkeit versehenen und zumindest teilweise aus einer flexiblen Stahlspirale gebildeten Bohrwelle (5) angeordneten Bohrkrone, einer einen Teil des Bohraggregates bildenden Antriebseinheit (2) für den Drehantrieb der Bohrwelle (5) und den Vorschub der Bohrwelle (5) in Richtung der Verfahrbarkeit des Bohraggregates und mit einer hinter der Antriebseinheit (2) auf dem Bohraggregat angeordneten Umlenkeinheit (3) für den flexiblen Teil der Bohrwelle (5), mittels derer die flexible Welle mit der Bohrkrone in eine Arbeitsrichtung (6) unter einem Winkel zur Verfahrbarkeitsrichtung (1) des Bohraggregates umlenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Teil der Welle (5) aus einem Stahlprofil mit zwei sich gegenüberliegenden abgeflachten Flächen gewickelt ist, mit denen die einzelnen Windungen der flexiblen Welle (5) gegenseitig aneinander anliegen, und daß der Durchtrittskanal für die Spülflüssigkeit im Bereich der flexiblen Welle (5) aus einem innerhalb der flexiblen Welle (5) verlaufenden Druckschlauch (19) besteht, der an seinen Enden mit Rohrfortsätzen (20) versehen ist, die in Kupplungsstücke (17) eingeführt sind, welche in die Enden der flexiblen Welle eingeschraubt sind, und jeweils von der der flexiblen Welle (5) abgewandten Seite der Kupplungsstücke (17) her abdichtend in diesen befestigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den abgeflachten Flächen des Stahlprofiles der flexiblen Welle (5) die eine mit einer in Längsrichtung verlaufenden Hohlkehle und die andere mit einer entsprechenden Wulst versehen ist (Fig. 5), die bei aneinanderliegendes Windungen der Welle jeweils ineinandergreifen, um einen Querversatz der Windungen zu verhindern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeflachten Flächen des Querschnittsprofils der flexiblen Welle (5) mit Kröpfungen im Profil derart ausgebildet sind, daß die einzelnen Windungen der Welle sich gegenseitig übergreifen, so daß auch bei nicht dicht aneinanderliegenden Windungen ein Querversatz verhindert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die abdichtende Befestigung des Druckschlauches in der flexiblen Welle in Form einer lötlosen Rohrverschraubung (23, 24) mit Keilring (23) ausgeführt ist, bei der das Wellenkupplungsstück (17) als Überwurfmutter dient.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinheit (3) für den flexiblen Teil der Bohrwelle (5) eine gekrümmte Rohrführung für die flexible Welle oder Teile einer solches Rohrführung enthält.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinheit (3) einen in der Umlenkebene der flexiblen Welle (5) liegenden Drehteller (11) mit entlang seines Umfanges angeordneten rotierbaren Elementen (12) aufweist, die der Abstützung der flexiblen Welle (5) in ihrem Krümmungsbereich dienen und in Ebenen senkrecht zur Umlenkebene der flexiblen Welle (3) rotierbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Elemente aus einer Mehrzahl von ballig ausgebildeten Rollen (12) bestehen, die in bezug auf die Umlenkebene der flexiblen Welle (5) jeweils paarweise übereinander angeordnet sind und deren Achse zwei übereinanderliegende Tangentialvielecke in bezug auf den Drehteller (11) bilden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinheit (3) mit Umlenkelementen versehen ist, welche Paare in bezug auf die Umlenkebene der Welle übereinander angeordneter, rotierbar gelagerter Kugeln aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Umlenkeinheit (2) eine auswechselbare Rohrführung (7) für die flexible Welle (5) vorgesehen ist, deren Länge an den jeweils maximalen Bohrhub anpaßbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (2) für die Bohrwelle (5) relativ zum Bohraggregat vorschiebbar und mit einer Rohrführung (8) versehen ist, welche mit der Rohrführung (7) der Umlenkeinheit (3) teleskopisch zusammenschiebbar ist, und daß von der Antriebseinheit (2) bis zur flexiblen Welle (5) ein starrer Bohrwellenabschnitt vorgesehen ist, der bis zur Umlenkeinheit (3) in die Rohrführung (7) vor der Umlenkeinheit vortreibbar ist.