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Staubabsaugebohrgerät mit Saugkopf Zusatz zum Patent 967222 Die Beseitigung
des beim Gesteinbohren anfallenden Gesteinsstaubes, der insbesondere in seinen feineren
Bestandteilen die Hauptursache der Staublungenerkrankung bildet, geschah in der
Praxis bislang nahezu ausschließlich durch Anwendung des Naßbohrverfahrens, bei
welchem man - z. B. mittels eines auf den Bohrer aufgesetzten Spülkopfes -Wasser
durch den Hohlbohrer an die Bohrlochsohle heranbringt. Die Nachteile dieses Naßbohrverfahrens
sind vielfältig.
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Zwecks Beseitigung der Nachteile des Naßbohrverfahrens war man in
der Praxis seit Jahrzehnten bemüht, Geräte zu entwickeln, die eine trockene Absaugung
des Staubes aus dem Bohrloch ermöglichen und durch Sammlung des Staubes in einem
Behälter zugleich seine Unschädlichkeit sicherstellen sollten.
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Es ist eine Anzahl Vorschläge gemacht worden, welche aber noch mehr
oder weniger unzulänglich waren.
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Das Hauptpatent 967222 betrifft nun die an zweiter Stelle genannte
Gattung, nämlich ein Gerät zum trockenen Absaugen von Staub aus Bohrlöchern, und
beruht auf der Erkenntnis, daß die den vorbekannten Vorschlägen anhaftenden Nachteile
auf einfache Weise durch die Vereinigung folgender Elemente beseitigt werden: a)
ein Hohlbohrer zum Absaugen des Staubes aus dem Bohrloch mit der am Bohrlochmund
angesaugten Luft als Staubträger, b) ein mittels einer Staubabführungsleitung an
einen vom Bohrwerkzeug entfernt angeordneten Sammelbehälter angeschlossener, am
rückwärtigen Bohrerende drehbar aufgesetzter, vom Naßbohren her bekannter Spülkopf,
verwendet als Saugkopf, c) eine dem Trockenfilter des Sammelbehälters nachgeschaltete,
von dem Bohrgerät unabhängige Saugvorrichtung, welche vorzugsweise als preßluftbeaufschlagter
Ejektor ausgebildet ist.
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Durch die Vereinigung dieser Merkmale wird bei verhältnismäßig geringem
Luftverbrauch eine konstante Staubluftförderung bei gleichbleibendem Unterdruck
erreicht, weil die Staubförderung nicht von einem pulsierenden Förderluftstrom abhängt
und andererseits eine volle Ausnutzung des bestmöglichen Hammerwirkungsgrades unter
Beibehaltung einer gleichmäßigen Bohrleistung ermöglicht. Wegen des Fortfalls einer
Abdichtung des Bohrlochmundes nach außen entfällt die Notwendigkeit zur Herstellung
eines Vorbohrloches, während andererseits völlige Sicherheit gegen Austritt des
Staubes in den Grubenraum während der Bohrarbeit besteht. Schließlich hat das Verfahren
nach dem Hauptpatent den Vorteil einer zwangläufigen Bohrstaubabsaugung bei Inbetriebsetzen
des Bohrhammers. Es hat sich darüber
hinaus überraschend erwiesen, daß das Staubabsaugegerät
nach dem Hauptpatent nicht nur beim Bohren von söhligen oder nach aufwärts gerichteten
Löchern, sondern auch beim Bohren nach abwärts gerichteter Bohrlöcher eine vollständige
oder jedenfalls so weitgehende Absaugung des Staubes bewirkt, daß das bisher übliche
Nachreinigen der Bohrlöcher völlig entfallen kann. Die gleichmäßige und vollständige
Absaugung des Staubes von der Bohrlochsohle trägt ihrerseits zu einer nicht unerheblichen
Steigerung der Bohrleistung bei.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung
des Staubabsaugebohrgerätes nach dem Hauptpatent 967 222, bei welchem das dem Bohrhammer
zugeordnete Bohrwerkzeug aus einem Hohlbohrer besteht, auf dessen rückwärtiges Ende
ein Saugkopf drehbar aufgesetzt ist. Die Erfindung kennzeichnet sich nun durch die
Kombination folgender Merkmale: a) mindestens das Bohrrohr und das Einsteckende
sind getrennte, lösbar miteinander verbundene Teile, b) der Absaugekanal des Bohrrohres
ist von dem Bohrerkopf bis zum Saugkopf hin konisch oder stufenförmig erweitert,
c) das Stirnende des über die Einmündung der schräg angesetzten, die Verbindung
mit dem Ringraum des Saugkopfes bildenden Querbohrung hinaus nach rückwärts verlängerten
Innenkanals, der sich innerhalb des den Saugkopf aufnehmenden, im Schaftteil im
Durchmesser verstärkten Einsteckendes befindet, ist hohlkugelartig gestaltet.
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Es wird unterstellt, daß es bei Geräten für den Spülbetrieb bekannt
ist, das Bohrwerkzeug mit einem
angesetzten Einsteckende zu versehen.
Die Zusammensetzung des NVerkzeuges bildet aber ein für das Staubabsaugebohrgerät
nach der Erfindung bedeutendes Kombinationsmerkmal, und zwar ein nicht selbständig
beanspruchtes NIerkmal. Es ist weiterhin bei Bohrwerkzeugen für den Spülhetrieb
bekannt (deutsche Patentschrift 717245), den Bohrkanal über die Querbohrung hinaus
zu verlängern, und zwar aus Fertigungsgründen. Bekannt ist es auch, bei den mit
Spülköpfen zusammenarbeitenden Bohrern den vom Spülkopf umschlossenen zylindrischen
Schaftteil des Einsteckendes gegenüber dem Bohrrohr zu verstärken (z. B. deutsche
Patentschrift 696666). Diese an sich bekannten Merkmale führen aber zusammen mit
den weiteren Teilmerkmalen der Erfindung zu einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung
des Staubabsaugebohrgerätes, welches eine einwandfreie und betriebssicher arbeitende
Absaugung des Bohrstaubes ermöglicht.
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Die besondere Beziehung der Teile untereinander ergibt sich daraus,
daß die konische oder stufenförmige Erweiterung des Absaugekanals mit Rücksicht
auf die anfallenden größeren Korngrößen einen unverhältnismäßig weiten Innenkanal
voraussetzt, der einerseits ein von dem eigentlichen Bohrer getrenntes und mit diesem
lösbar verbundenes Einsteckende bedingt, während andererseits die sich nach rückwärts
über die Querbohrung hinaus erstreckende Verlängerung des Innenkanals auf Grund
der Erkenntnisse der Erfindung ihre doppelte Zweckbestimmung, nämlich die Unterbindung
von vorzeitigen Sclwingungsbrüchen auf Grund von Kerbwirkungen einerseits und die
speziell bei Trockenabsaugung des Bohrstaubes wichtige Vermeidung des Zusetzens
dieses Kanalahschnittes im Bereich der Mündung der Querbohrung andererseits. nur
unter der Voraussetzung einer hohlkugelartigen Wölbung ihrer riickseitigen Stirnfläche
erfiillen kann.
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Das einwandfreie Abführen des Bohrstaubes ist deswegen wichtig, weil
von diesem über die Ouerbohrung hinausgehenden Abschnitt ausgehend sonst bereits
nach verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer zwangläufig eine Verstopfung des Innenkanals
eintritt, die sich auch in den Bereich der Abzweigung der Querbohrung hineinverlagert.
Diesen verhältnismäßig fest eingelagerten Bohrstaub untertage wieder zu entfernen,
ist praktisch unmöglich. Das Bestreben zur Ablagerung des Bohrstaubes ergibt sich
daraus, daß der kontinuierliche Strom des aus verschiedenen Korngrößen zusammengesetzten
Bohrstaubes eine ständige Beaufschlagung des sich in dem rückwärtigen Verlängerungsteil
festgesetzten Gutes und hierdurch gleichzeitig eine zunehmende Verdichtung bewirkt.
die sich gleichermaßen nachteilig sowohl für die Bruchgefahr als insbesondere für
die Verstopfung auswirkt.
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Durch umfangreiche Versuche hat sich die der Erfindung zugrunde liegende
Erkenntnis bestätigt, daß die eine Voraussetzung, nämlich die sprunghafte oder konische
Erweiterung des Bohrkanals, die weitere Voraussetzung erfordert, nämlich die hohlkugelartige
Wölbung des rückwärtigen Stirnendes des Innenkanals im Einsteckende, um den angestrebten
Erfolg zu gewährleisten. Die Wirkung beruht darauf, daß das sich zum hinteren Ende
des Bohrkanals hin zufolge der Erweiterung seiner Strömungsgeschwindigkeit verlangsamende,
wenn auch immer noch mit beträchtlicher Geschwindigkeit strömende Bohrgut teilweise
- nämlich bevor es die Zone höherer Geschwindigkeit im Bereich des Ansatzes der
Quer-
bohrung erreicht - über diese hinaus in den Verlängerungsteil schießt, wo es
durch die hohlkugelartig gewölbte Stirnfläche infolge Reflexion mechanisch wieder
in den stärkeren Strömungsbereich der Ouerbohrung zurückgeworfen wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei dem Staubabsaugebohrgerät,
welches mit einer vorzugsweise lösbar auf das Bohrrohr aufgesteckten Bohrkrone versehen
ist, bei der in dem zylindrischen und mit glatter Mantelfläche an der Bohrlochwandung
anliegenden Kopfteil mehrere stirnseitig mündende Kanäle vorgesehen sind, eine weitere
Verbesserung dadurch erzielt, daß die Saugkanäle, von ihrer stirnseitigen Mündung
ausgehend, nach innen zu konisch erweitert sind. Dabei sollen nach einem weiteren
Merkmal die Saugkanäle untereinander eine unterschiedlich groß bemessene mittlere
lichte Weite besitzen.
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Bohrkronen mit einem zylindrischen, mit glatter Mantelfläche an der
Bohrlochwandung anliegenden Kopfteil, der mit mehreren stirnseitig mündenden Kanälen
versehen ist, sind bekannt (deutsche Patentschrift 758 463). Es handelt sich allerdings
um Bohrkronen, die für den Spülhetrieb bestimmt sind.
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Wesentlich für die Erfindung ist aber das Merkmal, daß Saugkanäle
vorgesehen sind, welche von der Mündung ausgehend nach innen zu konisch erweitert
sind.
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Bei Bohrern mit einer meißelförmigen, beidseitig zugeschärften Schneide
ist es bekannt, einen nach innen sich konisch erweiternden Querkanal im Bohrerschaft
vorzusehen (deutsche Patentschrift 528577). Die Erfindung richtet sich nicht auf
derartige Anordnungen bzw. Bohrer.
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Der besondere Vorteil der weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht
darin, daß durch die engere Ausbildung der Absaugekanäle am vorderen Bohrerende
dort die für eine ausreichende Absaugung notwendige größere spezifische Saugwirkung
erzeugt wird und die andererseits hierbei am vorderen Bohrerende höhere Strömungsgeschwindigkeit
bis zum Saugkopf hin allmählich durch die stufenweise oder konische Vergrößerung
des Querschnittes auf das für ein einwandfreies Arbeiten des Filters erträgliche
Maß ausgeglichen werden muß. Durch die unterschiedliche Bemessung der Saugkanäle
wird weiterhin erreicht, daß die beim Bohren teilweise anfallenden gröberen Korngrößen
abgeführt werden, ohne Verstopfungen zu verursachen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt einen mit dem Absaugegerät ausgerüsteten Bohrhammer
in Betrieb; Fig. 2 zeigt die Ausbildung des Einsteckendes im Längsschnitt,-wobei
das Ende des Bohrhammers und das Ende des Bohrgestänges angedeutet sind; Fig. 3
zeigt den gesamten Hohlbohrer im Längsschnitt; Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch
die Bohrkrone; Fig. 5 ist eine Stirnansicht zu Fig. 4.
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Wie besonders aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, dient zum Absaugen
des an der Bohrlochsohle anfallenden Bohrstaubes ein Hohlbohrer 2, welcher mit seinem
hinteren Ende unter Zwischenschaltung eines Einsteckendes 2a in einen Bohrhammer
1 eingesetzt ist. Das vordere Ende des Hohlbohrers 2 ist mit einer Bohrkrone 3 ausgerüstet.
Das Einsteckende 2 a besitzt einen verstärkten zylindrischen Schaft 4, auf welchem
zwischen dem vorderen Ende 5 des Bohrhammers und einem Bund 6 des Einsteckendes
der Saugkopf 7 drehbar gelagert ist. Der Saugkopf besteht aus einer einfachen
zylindrischen
Büchse und besitzt im mittleren Bereich eine Ringkammer 8, an welche die Staub führungsleitung
9 angeschlossen ist. Der im Hohlbohrer vorgesehene Absaugekanal 10 ist durch eine
schräg rückwärts gerichtete Querbohrung 11 an die Ringkammer 8 des Saugkopfes angeschlossen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Bohrkrone kappenartig auf das
Bohrrohr 2 aufgesteckt, während das hintere Ende des Bohrrohres über einen Konus
in den vorderen Teil des Einsteckendes eingesetzt ist.
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Diese Steckverbindung kann auch in umgekehrter Weise ausgebildet sein.
Der Absaugekanal 10 des Bohrrohres 2 ist von dem Bohrerkopfteil 12 bis zum Saugkopf
7 hin konisch oder stufenförmig erweitert.
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In dem Einsteckende 2a ist in Verlängerung des Absaugekanals 10 hinter
der Einmündung der schräg angesetzten Querbohrung 11 ein nach rückwärts verlängerter
Innenkanal 10 a vorgesehen. Dieser Innenkanal 10 a befindet sich vollständig innerhalb
des den Saugkopf 7 aufnehmenden im Durchmesser verstärkten Schaftteils 4 und ist
am Ende 15 hohlkugelartig oder bogenförmig gestaltet.
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Die in den Fig. 4 und 5 in größerem Maßstab dargestellte Bohrkrone
besitzt einen etwa dem Bohrlochdurchmesser entsprechenden zylindrischen Kopf 12.
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In der Stirnseite dieses Kopfes befinden sich die Mündungen der Ansaugekanäle
14. Es sind beiderseits der Schneide 13 solche Kanäle vorgesehen, die sich nach
einwärts konisch erweitern. Diese Kanäle besitzen untereinander eine unterschiedlich
groß bemessene mittlere lichte Weite.
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Die Staubabführungsleitung 9 ist an das Staubsammelgefäß 16 angeschlossen.
Das Gefäß 16 kann mit mehreren Anschlußstutzen 17 versehen sein, welche tangential
angeordnet sind. Auf dem Sammelgefäß 16 ist ein Gehäuse 18 lösbar befestigt, in
welchem mehrere Filterbeutel 19 konzentrisch zueinander und im Abstand voneinander
eingehängt sind. Jeder Filterbeutel ist über ein Drahtgestell 20 gezogen. Gegen
den Deckel 21 des Gehäuses 18 sind die Oberkanten der Beutel 19 abgedichtet. Die
Unterseite des Gehäuses besteht aus einer durchlochten Bodenplatte 22.
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In der Mitte des Filters ist ein mit Preßluft beaufschlagter Ejektor
23 angeordnet. Die der Düse 24 zugeführte Preßluft wird der zum Bohrhammer führenden
Preßluftzuleitung mittels der Zweigleitung 25 entnommen. In letzterer ist ein Absperrorgan
26 vorgesehen. Der aus der Düse austretende Preßluftstrahl sowie die über die Filter
und die Löcher 27 a des unteren Teils des Saugrohres 27 angesaugte Luft entweichen
über den zylindrischen Fortsatz des oberen
Teils des Saugrohres 27, welches durch
den Deckel 21 hindurchgreift. Über der Mündung des Saugrohres 27 ist ein Schirm
28 angeordnet.
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PATETANSPUCHE: 1. Staubabsaugebohrgerät zum Absaugen von Staub aus
Bohrlöchern nach Patent 967 222, bei welchem das dem Bohrhammer zugeordnete Bohrwerkzeug
aus einem Hohlbohrer besteht, auf dessen rückwärtiges Ende ein Saugkopf drehbar
aufgesetzt ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) mindestens
das Bohrrohr (2) und das Einsteckende (2 a) sind getrennte, lösbar miteinander verbundene
Teile, b) der Absaugekanal (10) des Bohrrohres (2) ist von dem Bohrerkopfteil (12)
bis zum Saugkopf (7) hin konisch oder stufenförmig erweitert, c) das Stirnende des
über die Einmündung der schräg angesetzten, die Verbindung mit dem Ringraum (8)
des Saugkopfes (7) bildenden Ouerbohrung (11) hinaus nach rückwärts verlängerten
Innenkanals (10 a), der sich innerhalb des den Saugkopf (7) aufnehmenden, im Schaftteil
(4) im Durchmesser verstärkten Einsteckendes (2 a) befindet, ist hohlkugelartig
gestaltet.