DE3609111A1 - Bohrmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schachtbohr­ maschine mit einer Fuehrungs- und Schreitvor­ richtung, mit gemeinsam mit dem Bohrkopf im Schacht absteigenden Antriebsaggregaten, mit einer Schleuse und mit einer Spuelvorrichtung, von welcher ein Fluid ueber eine Spuelleitung in die Naehe des Bohrkopfes gefuehrt, dort mit Bohrgut mischbar und sodann dieses Bohrgut-Fluid-Gemisch ueber eine Steigleitung zum Schachtmund foerderbar ist.

Eine bekannte Schachtbohrmaschine dieser Art (Sonderdruck aus "unser Betrieb" der DEILMANN-HANIEL GmbH, Nr. 29/1981, Seite 13, Abbildung 6) weist neben einer Vorfoerderstufe vom Bohrkopf zu einem Enddiffusor und einem Feinkorn­ hydrozyklon und von dort ueber eine Ueberkornab­ scheidestation zu einem automatisch gesteuerten Doppelbehaelteraufgeber mindestens eine Haupt­ foerderung auf, die am Doppelbehaelteraufgeber, also an einer Schleuse, beginnt.

Ausserdem ist aus der gleichen Abbildung eine Ausfuehrungsalternative mit einem Wendelkammerauf­ geber fuer die Hauptfoerderung, also ebenfalls mit einer Schleuse, einer zweistufigen hydraulischen Bohrgutaufnahme und -abfoerderung offenbart.

Beiden Ausfuehrungsformen ist als Nachteil gemeinsam, dass sie neben einer unabdingbaren Vorfoerderung mehrere komplizierte Apparate be­ noetigen, um das vorgefoerderte Gut an die Haupt­ foerderung zu uebergeben. Dadurch wird die gesamte Schachtbohrmaschine verteuert und Stoerquellen geschaffen, die den Betrieb einer derartigen Schachtbohrmaschine beeintraechtigen. Auf Seite 14 der vorgenannten Druckschrift ist in der rechten Spalte im zweiten Absatz in einer Vorausschau angekuendigt, dass bei einer zukuenftigen Schachtbohrmaschine eine pneumatische Hauptfoer­ derung mit einer speziellen Zellenrad-Blasmaschine angestrebt wird. Doch bedarf auch eine solche, nicht offenbarte Schachtbohrmaschine stets einer Vorfoerderung, die bei der beabsichtigten Schachtbohrmaschine mittels eines Saugbohrver­ fahrens mit einer Luftlinksspuelung (vacuum pickup system) bewerkstelligt werden soll. Schon die mit "mindestens 600 kW" angegebene Antriebsleistung fuer das Vakuumgeblaese laesst erkennen, welchen erheblichen Aufwand und Platzbedarf ein solches Vorfoerderungssystem erfordert. Bekannt geworden ist eine derartige Schachtbohrmaschine bis zum heutigen Tage nicht.

Es gibt zahlreiche weitere, gestaengelose Schachtbohrmaschinen, die jedoch gleichfalls stets eine Vorfoerderung mit saemtlichen vorgeschilder­ ten Nachteilen erfordern, bevor das Bohrgut die Hauptfoerderung im Schacht erreicht, die beispielsweise aus einer Serienschaltung mehrerer Kanalradpumpen besteht, wobei die erste Pumpe ueber eine Drehzahlregelung verfuegt. Eine derartige Schachtbohrmaschine ist beispielsweise in "GLUECKAUF 121" (1985) Nr. 11, Seite 842, offenbart.

Saemtlichen dieser vorbekannten Schachtbohr­ maschinen ist somit das Prinzip einer Vorfoer­ derung von der Bohrlochsohle zu einer oberhalb des Bohrkopfes auf einer Buehne bzw. einem Rahmen der Schachtbohrmaschine angeordneten Kombination mehrerer Behaelter zur Uebergabe der Vorfoerderung an eine Hauptfoerderung gemeinsam.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schacht­ bohrmaschine der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche das Bohrgut-Fluid-Gemisch direkt in einem einzigen Foerderweg unter Fortlassung der bislang ueblichen Vorfoerderung in der Naehe der Schachtsohle aufnimmt und zum Schachtmund foerdert.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff erfindungsge­ maess dadurch geloest, dass in einem Pilotbohrer im Bohrkopf als Schleuse eine Zellenradschleuse angeordnet ist, die mit der Spuelleitung und der Steigleitung verbunden ist. Durch diese Ausbildung wird das Bohrgut unmittelbar in der Naehe des Bohrkopfes in die Zellenradschleuse geleitet, dort mit dem Fluid gemischt und sodann dieses Bohrgut- Fluid-Gemisch aus der Zellenradschleuse mittels einer Druckfoerderung hydraulisch oder pneumatisch ueber eine Steigleitung zum Schachtmund transpor­ tiert. Zu diesem Transport wird bei hydraulischer Foerderung nur noch eine oberhalb des Schacht­ mundes befindliche Pumpe und bei pneumatischer Foerderung nur noch ein Kompressor an die Spuel­ leitung, die im vorliegenden Fall die Falleitung bildet, angeschlossen. Das ueber diese Spuellei­ tung zur Schleuse gedrueckte Fluid entleert daraus kontinuierlich das zuvor hineingelangte Bohrgut. Eine solche Schachtbohrmaschine erfordert weder eine Vorfoerderung noch mehrere Hauptfoerderpumpen und den mit diesem Aufwand behafteten grossen Verschleiss und die damit verbundenen hohen Betriebskosten. Ausserdem erlaubt es den Vorteil, das gesamte Hauptantriebssystem der Foerderung (Pumpe oder Kompressor) am Schachtmund und nicht im Schacht anordnen zu koennen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Zellenradschleuse im Zentrum des Pilotbohrers angeordnet und ihr Zellenrad ist von einer ersten Hohlwelle antreibbar, die konzen­ trisch von einer zweiten Hohlwelle umgriffen ist, von welcher das Zellenradgehaeuse mit vom Zellen­ rad abweichender Drehzahl antreibbar ist. Hierbei sind zwei Ausffuehrungsalternativen moeglich. Zum einen koennen beide Hohlwellen mit gleichem Dreh­ richtungssinn umlaufen, wobei jedoch die Relativ­ drehzahl der ersten, das Zellenrad antreibenden Hohlwelle groesser als die Drehzahl der zweiten, das Zellenradgehaeuse antreibenden Hohlwelle ist.

Besonders vorteilhaft laeuft jedoch die erste Hohlwelle zur zweiten Hohlwelle mit entgegenge­ setzter Drehrichtung um. In der zweiten Hohlwelle ist parallel zu ihrer Laengsachse mindestens ein Spuelkanal angeordnet, der am unteren Ende in die Zellenradschleuse einmuendet und an seinem oberen Ende ueber einen Spuelkopf mit der Spuelleitung verbunden ist. Die erste Hohlwelle weist eine zentralen Steigkanal auf, der an seinem unteren Ende mit der Austrittsoeffnung der Zellenrad­ schleuse in Verbindung steht und an seinem oberen Ende ueber einen Dichtkopf mit der Steigleitung verbunden ist. Die Steigleitung und die Spuellei­ tung sind undrehbar angeordnet. Gedreht werden lediglich die erste und die zweite Hohlwelle. Diese Drehung der beiden Hohlwellen erfolgt dadurch, dass auf einem Rahmen als Fuehrungsvor­ richtung ein erster Antriebsmotor fuer die erste Hohlwelle und ein zweiter Antriebsmotor fuer die zweite Hohlwelle angeordnet sind. Beide Antriebs­ motoren treiben die Hohlwellen ueber ein- oder mehrstufige Getriebe an, die sowohl aus Zahnrad- als auch Kettengetrieben bestehen koennen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Zellenradgehaeuse 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 drehbar ist. Der Pilot­ bohrer ist ausser mit stirnseitigen Bohrwerkzeugen mit einer Schneckenwendel am aeusseren Mantel versehen. Ueber diese Schneckenwendel ist das am Umfang geschlossen augebildete Zellenrad ueber eine Einlassoeffnung im Kopfteil des Zellenradge­ haeuses, das heisst durch eine Einlassoeffnung am oberen Ende des Pilotbohrers, beschickbar und durch die gleichfalls im Kopfteil befindliche Austrittsoeffnung entleerbar.

In mindestens der Hoehe der Einlassoeffnung im Kopfteil des Zellenradgehaeuses und damit am Pilotbohrer-Werkzeugtraeger sind aktive und/oder inaktive Erweiterungsbohrwerkzeuge angeordnet, wobei in etwa dieser Hoehe die Schneckenwendel endet. Dadurch wird von der Bohrlochsohle des Pilotbohrers mittels der Schneckenwendel das Bohrgut bis zur Einlassoeffnung im Pilotbohrer und damit bis zur Einlassoeffnung der Zellenrad­ schleuse hochgeleitet, waehrend zugleich das von den in dieser Hoehe endenden Erweiterungsbohrwerk­ zeugen geloeste Bohrklein aus der vorzugsweise schraegen Schachtsohle in Richtung auf die vorgenannte Einlassoeffnung im Pilotbohrer rieselt, stroemt oder gespuelt wird.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Zellenrad von einer mit der ersten Hohlwelle in Antriebsverbindung stehenden Zellenradwelle antreibbar, die eine Laengsbohrung und mehrere oberhalb und unterhalb des Zellenrades davon abzweigende Radialbohrungen aufweist, von denen die oberhalb des Zellenrades befindlichen Radialbohrungen in einem vom Kopfteil des Zellen­ radgehaeuses umgriffenen Ringkanal enden, in dem der Spuelkanal fuer das Fluid einmuendet. Die unterhalb des Zellenrades in der Zellenradwelle angeordneten Radialbohrungen muenden in einen im Boden des Zellenradgehaeuses endenden Erweiterungskanal ein.

Um einerseits die Dichtheit des Bodens zum Zellenrad zu gewaehrleisten, und um andererseits dem im Fuellbereich und in dem noch in der Fi­ gurenbeschreibung naeher erlaeuterten Ueber­ deckungsbereich des Zellenrades auftretenden Fluid-Druck mit angemessener Kraft entgegenzuwir­ ken, ist der Boden des Zellenradgehaeuses axial auf der Zellenradwelle entgegen der Kraft von mindestens einem Energiespeicher verschieblich und gegen das Zellenrad andrueckbar. Dieser Energie­ speicher besteht aus einer im Boden angeordenten mechanischen oder pneumatischen Feder, die sich mit einem Ende gegen den Boden und mit ihrem anderen Ende gegen eine Innenwandung des Pilotbohrers abstuetzt.

Im Auslassbereich des Zellenrades findet aufgrund des dort anstehenden Fluid-Druckes die groesste Druckbeaufschlagung statt. Um speziell in diesem Bereich den Boden des Zellenradgehaeuses mit dem erforderlichen Anspressdruck gegen das diesem Bereich groesster Druckbeaufschlagung der Boden des Zellenradgehaeuses mit mindestens einer Zylinder-Kolbeneinheit versehen, deren eines Kolbenende von dem Bohrgut-Fluid-Gemisch beauf­ schlagt und deren Zylinder von einer Ausnehmung im Boden gebildet ist, waehrend sich das andere Kolbende gegen die Innenwandung des Pilotbohrers abstuetzt.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind aus dem Inhalt der Ansprueche ersichtlich.

Ein Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht der neuen Schachtbohrmaschine im Laengsschnitt,

Fig. 2 die Ausschnittvergroesserung II von Fig. 1 im Laengsschnitt, und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III/III von Fig. 2.

Die neue Schachtbohrmaschine (1) gemaess Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer Fueh­ rungsvorrichtung (2), die mit Fuehrungs­ kufen (3, 4) versehen ist, aus einer Schreitvor­ richtung (5) mit mindestens einem Schreitzy­ linder (7) und Spannpratzen (8), aus mehreren mit dem Bohrkopf (9) absteigenden Antriebsaggre­ gaten (10, 11, 12, 13), aus einer Energiever­ teilung (14) mit beispielsweise elektrischer Zuleitung (15) und aus einer Spuelvorrichtung, die ueber eine in der Naehe des Schachtmundes angeord­ nete, nicht dargestellte Pumpe bzw. Kompressor das Spuelfluid durch die Spuelleitung (16) zufuehrt und sodann das Bohrgut-Fluid-Gemisch durch die Steigleitung (17) zum Schachtmund drueckt.

Das Antriebsaggregat (10) besteht aus einem Motor, der direkt eine Schraemscheibe (18) dreht und mit ihr gemeinsam ein aktives Bohrwerkzeug bildet. Das Antriebsaggregat (11) ist gleichfalls ein Motor, der ueber ein Antriebsrad (19) eine Aussenverzahnung (20) des Bohrkopfes (9) als Werkzeugtraeger und damit die daran befestigten aktiven und/oder inaktiven Bohrwerkzeuge (9 a) in Umlauf bringt.

Innerhalb des Bohrkopfes (9) ist ueber die Lager (21, 22) ein Pilotbohrer (23) gelagert, der mit stirnseitigen Bohrwerkzeugen (24) sowie an seinem Aussenmantel (25) mit einer Wendel (26) versehen ist.

Im Zentrum des Pilotbohrers (23) befindet sich die in den Fig. 2 und 3 naeher beschrie­ bene Zellenradschleuse (27), die mit der Spuel­ leitung (16) und der Steigleitung (17) verbunden ist. Das Zellenrad (28) der Zellenradschleuse (27) ist von einer ersten Hohlwelle (29) antreibbar, die konzentrisch von einer zweiten Hohlwelle (30) umgriffen und in mehreren Lagern (31) in ihr gelagert ist. Die erste Hohlwelle (29) wird von dem als Motor ausgebildeten Antriebsaggregat (12) ueber ein Antriebsritzel (32) und ein Abtriebs­ zahnrad (33) in Drehungen versetzt. Die zweite Hohlwelle (30) wird von dem gleichfalls als Motor ausgebildeten Antriebsaggregat (13) ueber das Ritzel (34) und das Zahnrad (35) gedreht. Dabei koennen die erste Hohlwelle (29) und die zweite Hohlwelle (30) sowohl mit gleichem Drehrichtungs­ sinn als auch mit entgegengesetztem Dreh­ richtungssinn angetrieben werden. Bei gleichem Drehrichtungssinn muss jedoch die Drehzahl der ersten Hohlwelle (29) erheblich groesser als die Drehzahl der zweiten Hohlwelle (30) sein.

Das Zellenradgehaeuse ist in Fig. 2 sub­ sumierend mit der Bezugsziffer (36) versehen. Vorteilhaft laeuft die erste, das Zellenrad (28) antreibende Hohlwelle (29) zur zweiten, das Zellenradgehaeuse (36) antreibenden Hohlwelle (30) mit entgegengesetzter Drehrichtung um.

In der zweiten Hohlwelle (30) ist parallel zu ihrer Laengsachse (37) mindestens ein Spuelka­ nal (38) angeordnet, der am unteren Ende (39) in die Zellenradschleuse (27) einmuendet und an seinem oberen Ende (40) ueber einen Spuelkopf (41) mit der Spuelleitung (16) verbunden ist.

Die erste Hohlwelle (29) weist einen zentra­ len Steigkanal (42) auf, der an seinem unteren Ende (43) mit der aus Fig. 2 ersichtlichen Aus­ trittsoeffnung (44) der Zellenradschleuse (27) in Verbindung steht und an seinem oberen Ende (45) ueber einen Dichtkopf (46) mit der Steiglei­ tung (17) verbunden ist. Die Steigleitung (17) und die Spuelleitung (16) sind undrehbar an der Schachtbohrmaschine (1) angeordnet, koennen jedoch aufgrund ihrer nicht dargestellten Verlaengerungen mit ihr im Schacht (6) absteigen.

Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Zellenradgehaeuse (36) wird von einem Kopf­ teil (47), von einem Mantel (48) des Pilot­ bohrers (23) und von einem Boden (49) gebildet, wobei das Kopfteil (47) und der Boden (49) dreh­ fest mit dem Pilotbohrer (23) verbunden sind und zwischen Kopfteil (47) und Boden (49) das Zellen­ rad (28) mit der Zellenradwelle (50) drehbar ist.

Die Zellenradwelle (50) ist wiederum drehfest mit der ersten Hohlwelle (29) verbunden.

Das Zellenrad (28) ist an seinem Mantel (51) geschlossen und ueber eine Einlassoeffnung (52) im Kopfteil (47) des Zellenradgehaeuses (36) be­ schickbar sowie durch die gleichfalls im Kopf­ teil (47) befindliche Austrittsoeffnung (44) entleerbar. Die Einlassoeffnung (52), die gemein­ sam mit der Schneckenwendel (26) umlaeuft, ist in Ansicht aus Fig. 1 ersichtlich. Mit der Aus­ trittsoeffnung (44) der Zellenradschleuse (27) ist der zentrale Steigkanal (42) der ersten Hohl­ welle (29) verbunden, ueber den das Bohrgut-Fluid- Gemisch (53) in die Steigleitung (17) und von dort zum nicht dargestellten Schachtmund gefoerdert und ausgetragen wird.

Da sich mit der zweiten Hohlwelle (30) der Mantel (25) und damit auch die Wendel (26) des Pilotbohrers (23) drehen, wird das Bohrgut von der Bohrlochsohle (54) des Pilotbohrloches (55) zur Einlassoeffnung (52) in Richtung der Pfeile (56) der Fig. 2 nach oben befoerdert. Aber auch das von den Erweiterungsbohrwerkzeugen (18) und (9 a) herruehrende und sich in Richtung der Pfeile (57) bewegende Bohrgut gelangt in die Einlass­ oeffnung (52), sei es unter der Wirkung der Bohr­ werkzeuge (18, 9 a), sei es unter der Rieselfaehig­ keit infolge der Schwerkraft oder sei es durch die Foerderwirkung von nicht dargestellten Leitvor­ richtungen am Bohrkopf.

Das Zellenrad (28) ist von einer mit der ersten Hohlwelle (29) in Antriebsverbindung stehenden Zellenradwelle (50) antreibbar. Die Zellenradwelle (50) weist eine Laengsbohrung (58) und mehrere oberhalb und unterhalb des Zellen­ rades (28) davon abzweigende Radial­ bohrungen (59, 60) auf, von denen die oberhalb des Zellenrades (28) befindlichen Radialbohrungen (59) in einem vom Kopfteil (47) des Zellenradge­ haeuses (36) umgriffenen Ringkanal (61) enden, in den der Spuelkanal (38) fuer das Fluid einmuendet. Die unterhalb des Zellenrades (28) in der Zellen­ radwelle (50) angeordneten Radialbohrungen (60) muenden in einen im Boden (49) des Zellenradge­ haeuses (36) endenden Erweiterungskanal (62) ein.

Dieser Boden (49) des Zellenradgehaeuses (36) ist axial auf der Zellenradwelle (50) entgegen der Kraft von mindestens einem Energiespeicher (63) verschieblich und gegen das Zellenrad (28) an­ drueckbar. Im dargestellten Fall besteht der Energiespeicher (63) aus einer in einer Ausnehmung im Boden (49) des Zellenradgehaeuses (36) angeord­ neten Feder (63), die sich mit ihrem einen Ende (64) gegen den Boden (49) und mit ihrem anderen Ende (65) gegen eine Innenwandung (66) des Pilotbohrers (23) abstuetzt.

Zur Minimierung der Spalte zwischen dem Zellenrad (28) einerseits und dem Boden (49) des Zellenradgehaeuses (36) andererseits ist der Boden (49) in seinem Bereich groesster Druckbeauf­ schlagung mit mindestens einer parallel zur Dreh­ achse (67) der Zellenradwelle (50) angeordneten Zylinder-Kolbeneinheit (68) versehen, deren eines Kolbenende (69) von dem Bohrgut-Fluid-Gemisch (53) beaufschlagt und deren Zylinder von einer Aus­ nehmung (71) im Boden (49) gebildet ist, waehrend sich das andere Kolbenende (70) gegen die Innen­ wandung (66) des Pilotbohrers (23) abstuetzt.

Im dargestellten Fall dreht sich der Pilot­ bohrer (23) mit seinen Werkzeugen (24) gegenueber dem Zellenrad (28) mit einer dazu unterschied­ lichen Drehzahl und einem entgegengesetzten Dreh­ sinn um. Diese Relativ-Drehzahl zwischen Zellen­ radgehaeuse (36) und Zellenrad (28) ist neben anderen Einflussfaktoren, wie beispielsweise die Fliessgeschwindigkeit des Bohrgut-Fluid-Ge­ misches (53), den Eigenschaften des Fluids (Wasser oder Luft), den physikalischen Eigenschaften des Bohrgutes und den Abmessungen der Einlassoeff­ nung (52) und des Zellenrades (28), entscheidend fuer das pro Zeiteinheit austragbare Volumen des Bohrgutes. Fuer die Effektivitaet ist aber auch massgebend die Abdichtung des Zellenrades (28) zum Kopfteil (47) und zum Bodenteil (49) des Zellen­ radgehaeuses (36). Diese Abdichtung wird im dargestellten Fall durch die vorbeschriebene Minimierung der Spalte und durch Lippen­ dichtungen (72) bewerkstelligt, die jedoch auch durch andere geeignete Dichtungen ersetzt werden koennen. Der obere Ringraum (61) ist gleichfalls von Lippendichtungen (73) abgedichtet. Die Erweiterung (62) im Boden (49) ist ebenfalls durch Lippendichtungen (74) abgedichtet. In diesem Fall kann daher als Fluid auch Luft verwendet werden. Dies ist insbesondere dort von Vorteil, wo auf­ grund eines undichten Gebirges oder aus anderen Gruenden eine Fluessigkeit als Fluid unerwuenscht ist.

Anhand der Fig. 3 wird abschliessend die Funktion der Zellenradschleuse (27) beschrieben. Darin sind mit Fig. 2 uebereinstimmende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Das ueber die Zellenradwelle (50) mit der ersten Hohlwelle (29) drehfest verbundene Zellenrad (28) dreht sich in Richtung des Pfeiles (75), wohingegen das mit der zweiten Hohlwelle (30) verbundenen Zellenradge­ gehaeuse (36) in Richtung des Pfeiles (76) gedreht wird. Durch das Zellenrad (28) hindurch sind in Fig. 3 im Hintergrund drei unterschiedlich grosse, durch Schraffuren kenntlich gemachte Ueberdeckungsbereiche (77, 78, 79) erkennbar, die zum Kopfteil (47) des Zellenradgehaeuses (36) gehoeren. Das Zellenrad (28) ist mit insgesamt sechs gleich grossen Kammern (80) versehen. Diese Kammern (80) weisen im wesentlichen die Form eines Kreisringsbschnittes auf. In Drehrichtung des Pfeiles (75) des Zellenrades (28) beginnt dessen Fuellung im unschraffierten Feld (81), erfolgt weiter bei (82) und ist im Feld (83) beendet. Diese drei Kammerbereiche (81, 82, 83) koennen waehrend dieser Bewegungsphase von dem durch die Einlassoeffnung (52) im Pilotbohrer (23) und damit im Kopf (47) des Zellenradgehaeuses (36) ein­ stroemenden Bohrgut gefuellt werden. Hiernach werden die betreffenden Kammern von dem Ueber­ deckungsbereich (77) im Kopf (47) des Zellenrad­ gehaeuses (36) abgedeckt und gegenueber der Einlassoeffnung (52) abgedichtet. Den Kammerbe­ reichen (84, 85) gegenueber liegt die Fluid-Ein­ lassoeffnung (86) im Boden (49), ueber die das Bohrgut im Zellenrad (28) mit dem Spuelfluid vermischt wird. Dazu wird das Fluid ueber den in Fig. 2 dargestellten Spuelkanal (38) und den Ringraum (61), die Radialbohrungen (59), die Axialbohrung (58) und erneut ueber die Radial­ bohrungen (60) in die Erweiterung (62) gefuehrt. Das Bohrgut-Fluid-Gemisch (53) aus den Kammerbe­ reichen (84, 85) der Fig. 3 wird dann in den Auslass (44) gedrueckt, von wo es durch das untere Ende (43) (siehe Fig. 1) in den Steigkanal (42) und von dort ueber die Steigleitung (17) zum nichtdargestellten Schachtmund gefoerdert wird.

In Fig. 3 ist an die beiden Ausslassbe­ reiche (84, 85) wiederum ein relativ breiter Ueberdeckungsbereich (78) im Kopfteil (47) des Zellenradgehaeuses (36) angeschlossen, der zu dem noch nachfolgend beschriebenen Entspannungsbereich die Auslassbereiche (84, 85) unbedingt abdichten muss. Dieser Entspannungsbereich schliesst sich hieran an und ist mit den schmalen Bereichen (87 und 88) bezeichnet. In dieser Bewegungsphase stehen diese Bereiche (87 und 88) ueber nicht dar­ gestellte Kanaele vorteilhaft oberhalb des Pilot­ bohrers (23) mit dem Schacht (6) in Verbindung, so dass die in der Auslassphase unter Druck gesetzten Kammern (80) des Zellenrad (28) diesen Druck ent­ spannen koennen, ohne dass das Bohrgut in der Naehe der Einlassoeffnung (52) aufwirbelt und damit der Fuellungsgrad der Zellenradschleuse (27) vermindert wird. An die Entspannungsbe­ reiche (87, 88) schliessen sich erneut die Fuellungs- bzw. Einlassbereiche (81, 82, 83) zur erneuten Fuellung der einzelnen Kammern (80) an.

Es versteht sich, dass die Erfindung ver­ schiedene Abweichungen zulaesst. So kann bei­ spielsweise der zu Fig. 2 beschriebene Energie­ speicher (63) durch pneumatisch und/oder hydrau­ lisch wirkenden Zylinder-Kolbeneinheiten ersetzt werden.

Ferner koennen die Lippendich­ tungen (72, 73, 74) auch durch andere geeignete Dichtungen ersetzt werden.

Ausserdem kann der Zwischenraum zwischen den Hohlwellen (29 und 30) als Spuelkanal - aehnlich dem Spuelkanal (38) - ausgebildet werden. In diesem Fall weist der Spuelkanal einen kreisring­ foermigen Querschnitt auf.

Und schliesslich kann der Spuelkanal (38) mit dem Zwischenraum zwischen dem Mantel (51) des Zellenrades (27) und dem Mantel (48) des Pilot­ bohrers (23) oder mit zur Drehachse (67) parallel verlaufenden Laengsbohrungen im Mantel (48) des Pilotbohrers (23) oder mit zur Drehachse (67) parallel verlaufenden Laengsbohrungen im Mantel (48) des Pilotbohres (23) in Verbindung gesetzt werden und dieser Zwischenraum bzw. diese Laengsbohrungen werden sodann mit dem Erweite­ rungskanal (62) des Bodens (49) des Zellenradge­ haeuses (36) verbunden. Bei dieser Ausfuehrungs­ form kann auf die Dichtungen (73 und 74) der Zellenradwelle (50 sowie auf die dort offenbarte Laengsbohrung (58) und die Radialboh­ rungen (59 und 60) verzichtet werden.

Bezugszeichenliste

Schachtbohrmaschine 1 Fuehrungsvorrichtung 2 Fuehrungskufen 3; 4 Schreitvorrichtung 5 Schacht 6 Schreitzylinder 7 Spannpratzen 8 Bohrkopf 9 Bohrwerkzeuge 9 a; 24 Antriebsaggregate10; 11;
12; 13 Energieverteilung14 elektrische Zuleitung15 Spuelleitung16 Steigleitung17 Schraemscheibe18 Antriebsrad19 Aussenverzahnung20 Lager21; 22 Pilotbohrer23 Aussenmantel von Pilotbohrer 23 25 Wendel26 Zellenradschleuse27 Zellenrad28 Hohlwelle29; 30 Lager31 Antriebsritzel32; 34 Abtriebszahnrad33; 35 Zellenradgehaeuse36 Laengsachse der Hohlwelle 30 37 Spuelkanal38 unteres Ende von Spuelkanal 38 39 oberes Ende von Spuelkanal 38 40 Spuelkopf41 Steigkanal42 unteres Ende von Steigkanal 42 43 Austrittsoeffnung der
Zellenradschleuse 27 44 oberes Ende von Steigkanal 42 45 Dichtkopf46 Kopfteil des Zellenradgehaeuses 36 47 Mantel des Pilotbohrers 23 48 Boden49 Zellenradwelle50 Mantel vom Zellenrad51 Einlassoeffnung im Kopfteil 47 52 Bohrgut-Fluid-Gemisch53 Bohrlochsohle54 Pilotbohrloch55 Pfeile56; 57;
75; 76; Laengsbohrung der Zellenradwelle 50 58 Radialbohrungen59; 60 Ringkanal61 Erweiterungskanal62 Energiespeicher63 Enden von Feder 63 64; 65 Innenwandung des Pilotbohrers66 Drehachse der Zellenradwelle 50 67 Zylinder-Kolbeneinheit68 Kolbenenden69; 70 Ausnehmung im Boden 49 71 Lippendichtungen72; 73; 74 Ueberdeckungsbereiche77; 78; 79 Kammern80 Kammerbereiche81; 82; 83;
84; 85 Fluideinlassoeffnung86 Entspannungsbereiche87; 88

Claims (21)

1. Schachtbohrmaschine mit einer Fuehrungs- und Schreitvorrichtung, mit gemeinsam mit dem Bohrkopf im Schacht absteigenden Antriebs­ aggregaten, mit einer Schleuse und mit einer Spuelvorrichtung, von welcher ein Fluid ueber eine Spuelleitung in die Naehe des Bohrkopfes gefuehrt wird, dort mit Bohrgut mischbar und sodann dieses Bohrgut-Fluid-Gemisch ueber eine Steigleitung zum Schachtmund foerderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Pilotbohrer (23) im Bohrkopf (9) als Schleuse eine Zellenradschleuse (27) angeordnet ist, die mit der Spuelleitung (16) und der Steigleitung (17) verbunden ist.

2. Schachtbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenradschleuse (27) im Zentrum des Pilotbohrers (23) angeordnet ist und ihr Zellenrad (28) von einer ersten Hohlwelle (29) antreibbar ist, die konzentrisch von einer zweiten Hohlwelle (30) umgriffen ist, von welcher das Zellenradgehaeuse (36) mit vom Zellenrad (28) abweichender Drehzahl antreibbar ist.

3. Schachtbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die erste Hohlwelle (29) zur zweiten Hohlwelle (39) mit entgegengesetzter Drehrichtung umlaeuft.

4. Schachtbohrmaschine nach den Anspruechen 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass in der zweiten Hohlwelle (30) parallel zu ihrer Laengsachse (37) mindestens ein Spuelkanal (38) angeordnet ist, der am unteren Ende (39) in die Zellenradschleuse (27) einmuendet und an seinem oberen Ende (40) ueber einen Spuelkopf (41) mit der Spuelleitung (16) verbunden ist.

5. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hohlwelle (29) einen zentralen Steigkanal (42) aufweist, der an seinem unteren Ende (43) mit der Austrittsoeffnung (44) der Zellenradschleuse (27) in Verbindung steht und an seinem oberen Ende (45) ueber einen Dichtkopf (46) mit der Steiglei­ tung (17) verbunden ist.

6. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steig­ leitung (17) und die Spuelleitung (16) undrehbar angeordnet sind.

7. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Rahmen als Fuehrungsvorrichtung (2) ein erster Antriebsmotor (12) fuer die erste Hohlwelle (29) und ein zweiter Antriebsmotor (13) fuer die zweite Hohlwelle (30) angeordnet sind.

8. Schachtbohrmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsmotoren (12, 13) die beiden Hohlwellen (29, 30) ueber Getriebe (32, 33; 34, 35) antreiben.

9. Schachtbohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe (32, 33; 34, 35) aus Zahnrad- oder Kettengetrieben bestehen.

10. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellen­ radgehaeuse (36) von einem Kopfteil (47), von einem Mantel (48) des Pilotbohrers (23) und von einem Boden (49) gebildet ist, wobei das Kopf­ teil (47) und der Boden (49) drehfest mit dem Pilotbohrer (23) verbunden sind und zwischen Kopfteil (47) und Boden (49) das Zellenrad (28) drehbar ist.

11. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilot­ bohrer (23) ausser mit stirnseitigen Bohrwerk­ zeugen (24) mit einer Schneckenwendel (26) am aeusseren Mantel (25) versehen ist.

12. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellenrad (28) am Umfang (51) geschlossen und ueber eine Einlassoeffnung (52) im Kopf­ teil (47) des Zellenradgehaeuses (36) beschickbar und durch die gleichfalls im Kopfteil (47) befindliche Austrittsoeffnung (44) entleerbar ist.

13. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens der Hoehe der Einlassoeffnung (52) im Kopf­ teil (47) des Zellenradgehaeuses (36) aktive und/oder inaktive Erweiterungsbohrwerk­ zeuge (18, 9 a) angeordnet sind und in etwa dieser Hoehe die Schneckenwendel (26) endet.

14. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellen­ rad (28) von einer mit der ersten Hohlwelle (29) in Antriebsverbindung stehenden Zellenrad­ welle (50) antreibbar ist, die eine Laengs­ bohrung (58) und mehrere oberhalb und unterhalb des Zellenrades (28) davon abzweigende Radial­ bohrungen (59, 60) aufweist, von denen die oberhalb des Zellenrades (28) befindlichen Radialbohrungen (59) in einen vom Kopfteil (47) des Zellenradgehaeuses (36) umgriffenen Ring­ kanal (61) enden, in den der Spuelkanal (38) fuer das Fluid einmuendet.

15. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die unterhalb des Zellenrades (28) in der Zellenradwelle (50) angeordneten Radialbohrungen (60) in einen im Boden (49) des Zellenradgehaeuses (36) endenden Erweiterungskanal (62) einmuenden.

16. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (49) des Zellenradgehaeuses (36) axial auf der Zellenradwelle (50) entgegen der Kraft von mindestens einem Energiespeicher (63) verschieblich und gegen das Zellenrad (28) andrueckbar ist.

17. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (63) aus einer im Boden (49) angeordneten Feder besteht, die sich mit einem Ende (64) gegen den Boden (49) und mit ihrem anderen Ende (65) gegen eine Innenwandung (66) des Pilotbohrers (23) abstuetzt.

18. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (49) des Zellenradgehaeuses (36) in einem Bereich groesster Druckbeaufschlagung mit mindestens einer Zylinder-Kolbeneinheit (68) versehen ist, deren eines Kolbenende (69) von dem Bohrgut-Fluid-Gemisch (53) beaufschlagt und deren Zylinder (71) von einer Ausnehmung im Boden (49) gebildet ist, waehrend sich das andere Kolbenende (70) gegen die Innenwandung (66) des Pilotbohrers (23) abstuetzt.

19. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in Umlauf­ richtung (75) des Zellenrades (28) zwischen der Auslass- (44) und der Einlassoeffnung (52) im Kopfteil (47) oder im Boden (49) des Zellenradge­ haeuses (36) Entspannungsbereiche (87, 88) angeordnet sind, die mit einem im freien Raum des Schachtes (6) endenden Entspannungskanal verbunden ist.

20. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen den Hohlwellen (29, 30) als Spuelkanal ausgebildet ist.

21. Schachtbohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Spuel­ kanal (38) mit dem Zwischenraum zwischen dem Mantel (51) des Zellenrades (27) und dem Mantel (48) des Pilotbohrers (23) oder mit zur Drehachse (67) parallel verlaufenden Laengs­ bohrungen im Mantel (48) des Pilotbohrers (23) in Verbindung steht und dieser Zwischenraum bzw. diese Laengsbohrungen mit dem Erweiterungs­ kanal (62) des Bohrers (49) des Zellenradge­ haeuses (36) verbunden sind.