DE3119911C2 - Drehbohrkopf für Gesteinsbohrungen und Erweiterungselement dafür - Google Patents

Abstract

Bohrkopf zum Erweitern eines vorgebohrten Loches durch Erhebungsbohren oder ähnliche Erdbohroperationen mit mehreren Schneidrollen. Zur Erweiterung des Durchmessers des Bohrkopfes (10) während des Betriebs oder zur Verkleinerung seiner Abmessungen während des Transportes sind am Bohrkopf mit Hilfe einer Keilverbindung ein oder mehrere Erweiterungselemente vorgesehen, die am Bohrkopf abnehmbar befestigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehbohrkopf für Gesteinsbohrungen, mit mehreren SchneidroUen, Montageelementen zur Halterung der SchneidroUen und mit einem Erweiterungselement zur Vergrößerung des Bohrkopfdurchmessers, welches mindestens eine Schneidrolle trägt und lösbar am Bohrkopf befestigt ist wobei eine Fläche des Erweiterungselements gegen eine Fläche des Bohrkopfes anschlagbar ist

Die Erfindung betrifft ferner ein Erweiterungselement zur Vergrößerung des Durchmessers eines Drehbohrkopfes mit wenigstens einer Schneidrolle und mit einer mit dem Bohrkopf verbindbaren, die Schneidrolle tragenden Platte, die radial einwärts weisende Seitenflächen besitzt

Die Erfindung betrifft allgemein das Erdbohren. Sie ist insbesondere für das Aufwärtsbohren bestimmt Beim Aufwärtsbohren wird zwischen einer niederen Sohle und einer darüberliegenden Sohle in einem Bergwerk eine Pilotbohrung gebohrt, worauf diese Pilotbohrung mit Hilfe eines Drehbohrkopfes oder Erweiterungskopfes mit einem größeren Durchmesser erweitert wird.

Beim Bohren dieser Art unter Tage ist es oft schwierig oder gar unmöglich, einen Bohrkopf ausreichender Größe durch vorhandene Tunnel oder Stollen zu transportieren. Da es aus wirtschaftlichen Gründen nicht vertretbar ist diese Tunnel und Stoilen nur zu dem Zweck zu erweitern, einen solchen Transport zu ermöglichen, ist es bereits vorgeschlagen worden, einen kleineren Bohrkopf zu verwenden, der leicht durch einen engen Tunnel transportiert werden kann, und den Bohrkopf durch Ankopplung eines oder mehrerer lösbarer Erweiterungselemente zu erweitern, wenn sich der Bohrkopf an seiner Arbeitsstelle befindet Während des Kopplungsvorgangs steht allgemein ein begrenzter Raum zur Verfügung.

Es ist ein Drehbohrkopf der eingangs genannten Art bekannt (US-PS 41 42 598 und US-PS 40 49 067), bei welchem die Anschlagflächen des Erweiterungselements und des Bohrkopfes gegeneinander gepreßt werden müssen, worauf das Erweiterungselement mit Hilfe von senkrecht hierzu verlaufenden Bolzen befestigt wird. Für das Anpressen des Erweiterungselements an den Bohrkopf sind besondere Vorrichtungen erforderlich, da die erforderliche Anpreßkraft von Hand nicht aufbringbar ist. Außerdem ist es schwierig, die Befestigungsbolzen in die dafür vorgesehenen Löcher im Bohrkopf und im Efweiterungselement einzubringen.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsart (US-PS 40 10 808 und US-PS 20 90 356) werden die Erweiterungselemente radial an die Bohrkrone angesetzt und durch ebenfalls radial verlaufende Schraubenbolzen festgezogen. Ab hier ist es schwierig, die Befestigungslöcher in den Erweiterungselementen und in der Bohrkrone so genau auszurichten, daß die Bolzen einge-

schraubt werden können.

. Es ist schließlich noch eine Drehbohrkrone bekannt (US-PS 41 08 259), bei welcher der Antriebsschaft mit Hilfe von Keilen lösbar am Bohrkronenkörper befestigt ist, um so den Transport der Bohrkrone durch enge Stollen zu erleichtern. Abgesehen davon, daß hier bei der Abnahme des Antriebsschaftes die Schneidrollen teilweise entfernt werden -müssen, ist der Durchmesser der Bohrkrone überhaupt nicht veränderbar, so daß der Transport verhältnismäßig große Abmessungen der Stollen erfordert Außerdem ist das Zusammensetzen am Arbeitsort umständlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehbohrkopf bzw. ein Erweiterungselement der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die im Durchmesser verkleinerbare Drehbohrkrone am Arbeitsort vergleichsweise einfach und mit geringem Arbeitsaufwand zusammengesetzt werden kann. Dies wird bei der Drehbohrkrone dadurch erreicht, daß zur Befestigung des Erweiteiungselements am Bohrkopf zusätzlich ein Keilelement vorgesehen ist, durch welches ein nach außen weisender Anschlag des Erweiteningselernents nach dessen Montage am Bohrkopf radial nach auswärts hin gegen einen nach innen weisenden Anschlag des Bohrkopfes andrückbar ist, wobei die Schneidrolle auf dem Erweiterungselement derart angeordnet ist, daß bei in Betrieb befindlichem Drehbohrkopf der nach außen gerichtete Anschlag des Erweiterungselements gegen den nach innen gerichteten Anschlag des Bohrkopfes andrückbar ist

Das erfindungsgemäße Erweiterungselement ist dadurch gekennzeichnet, daß die radial einwärts weisende Seitenfläche der Tragplatte als in bezug auf die Längsachse des Bohrkopfes geneigte Keilfläche ausgebildet ist und daß die Tragplatte zusätzlich eine radial nach auswärts weisende Tragfläche aufweist die gegen einen Anschlag am Bohrkopf andrückbar ist

Die Erfindung ermöglicht ein leichtes Zusammensetzen, da die Befestigungselemente zunächst mit vergleichsweise großem Spiel eingebracht werden können, während die endgültige Befestigung mit Hilfe eines Keiles erfolgt, der die Elemente zusammendrängt Dabei wird ein wesentlicher Vorteil noch dadurch erreicht daß die während des Betriebs des Bohrkopfs auftretenden Kräfte das Erweiterungselement gegen den Anschlag drängen. Da diese Bohrkräfte vom A nschlag aufgenommen werden und nicht durch den Keil, besteht die Gefahr einer Überlastung des Keiles. Vielmehr werden die durch den Keil hervorgerufenen Sicherungskräfte durch die während de? Bohrens auftretenden Kräfte ergänzt

Ferner wird beim Anhängen des Erweiterungselements an den drehbaren Träger dieser durch sein Eigengewicht gegen den Anschlag gedrängt

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Bohrkopf,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11—11 in Fig. l.und

F i g. 3 eine Darstellung des in F i g. 2 mit einer strichpunktierten Linie eingekreisten Abschnittes in vergrößertem Maßstab.

Eine in der Zeichnung dargestellte Pilotbohrung 11, die in üblicher Weise zwischen einer oberen Abbausoh· Ie und einer unteren Abbausohle in einem Bergwerk vorgebohrt worden ist, wird mit Hilfe eines Bohrkopfes erweitert. der allgmein mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist Der Bohrkopf 10 enthält eine Platte 12, auf der mehrere Schneidrollen, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zehn Schneidrollen 13 bis 22, in Lagerdeir.enten oder Auflagern 23 bis 32 gelagert sind. Ein drehbarer Antriebsschaft 33 ist am Bohrkopf 10 befestigt Der Bohrkopf wird mit Hilfe des Schaftes 33 gedreht und gegen eine die Pilotbohrung 11 umgebende Ringfläche gedrängt

Die Auflager 23 bis 32 sind paarweise auf jeder Seite

ίο der Drehachse 35 des Bohrkopfes mit gleichem Abstand von der Achse 35 angeordnet In an sich bekannter Weise liegen die Achsen der Schneidrollen 13 bis 22 unter unterschiedlichen Winkeln zur Drehachse 35, so daß eine allgemein konvexe Schneidfläche 34 erzeugt wird.

Die Abmessungen des Bohrkopfes kann während des Transports durch Abnahme zweier radial gegenüberliegender Erweiterungselemente 36,37 verringert werden. Die Erweiterungselemente 36, 37 werden dann an der Arbeitsstelle mit dem Hauptkorper des Bohrkopfes verbunden. Jedes Erweiterungselement 36, 37 trägt eine Schneidrolle38 bzw.39,die in Aufla^jm40,41 gelagert sind. Gemäß der Erfindung wird das Erweiterungseiement 36 mit Hilfe eines Keilelements 42 radial nach auswärts gegen eine Anschlagfläche 43 auf dem Bohrkopf gedrängt während das Erweiterungselement am Bohrkopf befestigt wird. Die Anschlagfläche 43 ist an einem axial gerichteten Vorsprung 44 am Bohrkopf vorgesehen. Sie greift in eine Nut 45 ein, die auf der Unterseite einer Stützplatte 46 vorgesehen ist welche die Schneidrolle 38 trägt

Wie in F i g. 1 gezeigt ist das Erweiterungselement 36 in einer umfänglichen Ausnehmung 47 in der Platte 12 montiert Der Vorsprung 44 ist auf einem Verbindungselement 48 in Form eines I-förmigen Balkens vorgesehen, der an die Platte 12 angeschweißt ist Der Vorsprung 44 bildet im wesentlichen eine axiale Verlängerung der axialen Außenwand 54 des Bohrkopfes.

Gemäß der Erfindung laufen die gegenüberliegenden Keilflächen 49, 50 des Keilelements 42 in Richtisig auf das Verbindungselement 48 zusammen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel zwischen den Keilflächen 20°. Vorzugsweise sollte dieser Winkel groß genug sein, daß eine Selbsthemmwirkung vermieden wird, das heißt, er sollte größer als etwa 16° sein.

In der oberen Fläche des Verbindungselements 48 ist eine Ausnehmung 51 vorgesehen, und zwar an einem Teil, der sich radial über die Unterseite des Keilelements 42 erstreckt. Aufgrund der Ausnehmung 51 kann das Keilelement notfalls, wenn es sich festgesetzt hat, mit Hilfe eines Werkzeugs gelöst werden, das in die Ausnehmung eingesetzt wird.

Das Keilelement 42 ist in der Klemmposition mit Hüte v^.xi Bolzen 52 gesichert, die das Keilelement und auch das Verbindungselement 48 durchsetzen. Das Erweiterungselemem 36 ist zusätzlich gsgen eine Schwenkbewegung um den Vorsprung 44 mittels radial gerichteter Bolzen 53 gesichert, die — in Bohrrichtung gesehen — hinter dem Vorsprung 44 liegen.

Das Erweiterungselement 36 wird auf dem Bohrkopf 10 befestigt, in dem es zuerst auf den Vorsprung 44 gehängt wird, in welcher Lage es gehalten wird, ohne daß das Keilelement verwendet wird, und zwar aufgrund der Tatsache, daß ein axiai unterer Teil des Erwei-

b5 terungselenients 36 am Bohrkopf anliegt. Dann wird das Keilelement 42 zwisenen die Platte 12 und die Stützplatte 46 eingesetzt und mit Hilfe von Bolzen 52 festgeklemmt, worauf die Bolzen 53 angezogen werden.

Gemäß der Erfindung wird das Auftreten von Biegespannungen in den Bolzen 52, S3 nahezu vollständig vermieden, was bedeutet, daß die Gefahr eines Bruches dieser Bolzen gering ist. Vorzugsweise sollte der Winkel zwischen den Keüflächen 49,50 des Keilelements groß genug sein, um auf den radial inneren, zungenförmigen Teil 55 der Stützplatte 46 axial gerichtete Kraft zu erzeugen, die groß genug ist, um eine Biegung dieses Teils zu vermeiden. Die auf den Bohrkopf 10 und das Erweiterungselement 36 einwirkende Elemente sind so di- mensioniert, daß die oberen Flächen der Platten 12,46 im wesentlichen in einer Ebene liegen.

in dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Vorsprung 44 auf dem Bohrkopf 10. Wahlweise kann der Vorsprung auf dem Erweiterungselement 36 liegen, in welchem Falle die Nut 45 im Bohrkopf vorgesehen sein sollte, genauer gesagt, in der oberen Fläche der Platte 12.

Innerhalb des Frfinrfiingsgedanlcpns icann Her Bohrkopf natürlich mit einer beliebig großen Zahl befestig- barer Erweiterungselemente versehen sein, von denen jedes eine oder mehrere Schneidrollen trägt. Die Anzahl der Reihen von Schneidelementen auf den Schneidrollen kann variieren. Insbesondere ist es auch möglich, eine einzelne scheibenförmige Schneidvorrichtung zu verwenden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bleibt der Gesamt-Arbeitsradius des Bohrkopfes unverändert, wenn die beiden Erweiterungselemente abgenommen werden. Selbstverständlich kann die Erfindung auch angewendet werden zur Veränderung des Arbeitsradius, indem alle äußeren Schneidrollen auf Erweiterungselementen lösbar befestigt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

35

40

50

55

60

65

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Drehbohrkopf für Gesteinsbohrungen, mit mehreren Schneidrollen, Montageelementen zur Halterung der SchneidroUen und mit einem Erweiterungselement zur Vergrößerung des Bohrkopfdurchmessers, welches mindestens eine Schneidrolle trägt und lösbar am Bohrkopf zu befestigen ist, wobei eine Fläche des Erweiterungselements gegen ei- ne Fläche des Bohrkopfes anschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Erweiterungselements (36) am Bohrkopf (10) zusätzlich ein Keilelement (42) vorgesehen ist, durch welches ein nach außen weisender Anschlag des Er- ts Weiterungselements (36) nach dessen Montage am Bohrkopf (10) radial nach auswärts hin gegen einen nach innen weisenden Anschlag (43) des Bohrkopfes (10) andrückbar ist, wobei die Schneidrolle auf dem Erweitenmgssisment (36) derart angeordnet ist, daß bei in Betrieb befindlichem Drehbohrkopf (10. 36) der nach außen gerichtete Anschlag des Erweiterungselements (36) gegen den nach innen gerichteten Anschlag (43) des Bohrkopfes (10) andrückbar ist

2. Drehbohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach innen weisende Anschlag die radial nach einwärts weisende Seitenfläche (43) eines am Bohrkopf (10) vorgesehenen axialen Vorsprungs (44) ist der in eine Nut (45) des Er- Weiterungselementes eingreift

3. Drehbohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der nach in-.en weisende Anschlag die radial nach einwärts weisende Fläche einer im Bohrkopf vorgesehenen !' Jt ist in die ein Vorsprung des Erweiterungselements eingreift

4. Drehbohrkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Bohrkopf (10) vorgesehene axiale Vorsprung (44) auf einem Verbindungselement (45) angeordnet ist, das an der Unterseite einer die Montageelemente {23—32) des Bohrkopfes tragenden Platte (12) angebracht ist und daß die Nut (45) an der Unterseite einer die Schneidrolle (38) des Erweiterungselements (36) aufnehmenden Tragplatte (46) ausgebildet ist

5. Drehbohrkopf nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Keilflächen (49,50) des Keilelements (42) in Richtung auf das Verbindungselement (48) zusammenlaufen.

6. Drehbohrkopf nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Keilelement (42) in seiner Kleinmstellung durch wenigstens einen das Keilelement und das Verbindungselement (48) durchsetzenden Bolzen (52) gehalten ist.

7. Drehbohrkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (44) eine axiale Verlängerung einer axial verlaufenden Wand (54) des Bohrkopfes (10) ist.

8. Erweiterungselement zur Vergrößerung des Durchmessers eines Drehbohrkopfes mit wenigstens einer Schneidrolle und mit einer mit dem Bohrkopf verbindbaren, die Schneidrolle tragenden Platte, die eine radial einwärts weisende Seitenfläche besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die radial einwärts weisende Seitenfläche der Tragplatte (46) als

in bezug auf die Längsachse des Bohrkopfcs (10) Keilfläche (50) ausgebildet ist, und daß die Tragplatte (46) zusätzlich eine radial nach auswärts weisende Anschlagfläche aufweist die gegen einen Anschlag (43) am Bohrkopf (10) andrückbar ist

9. Erweiterungselement nach Anspruch-8, dadurch gekennzeichnet daß die Anschlagfläche die radial nach auswärts weisende Seitenfläche einer in der Bodenseite in der Tragplatte (46) vorgesehenen, parallel zur Seitenfläche der Tragplatte verlaufenden Nut (45) ist