DE55982C - Bohrkrone für Schmirgeltiefbohrverfahren zur Gewinnung von Gesteinskernen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 5: Bergbau.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 28. März 1890 ab.

Diese Bohrkrone bezweckt, mittelst eigenartiger Anwendung von Schmirgel Bohrlöcher von 15 bis 1000 mm in hartem Gestein unter Gewinnung von Gesteinskernen zu bohren. Sie soll demnach trotz viel geringerer Gestehungskosten einen vollständigen Ersatz der Diamantbohrkronen bilden unter Vermeidung der denselben anhaftenden Uebelstände, als da sind: Unterbrechung des Bohrbetriebes bei dem verhältnifsmäfsig häufig vorkommenden Ausbrechen der Djamanten, Unmöglichkeit, Bohrlöcher unter 25 mm und über 500 mm zu bohren u. s. w. ■

Da man aufserdem der vorliegenden Bohrkrone eine drei- bis viermal gröfsere Umdrehungsgeschwindigkeit geben kann, so ist klar, dafs, obgleich Schmirgel, d.h. Korund, um einen Grad weicher ist als Diamant, die Schnelligkeit des Niederbringens des Bohrloches doch eine erheblich gröfsere sein wird.

Die Schmirgelbohrkrone besteht aus einem hohlen, mit Riefen versehenen Cylinder aus weichem Metall (ζ. Β. weichem Eisen), in welches während des Bohrens die lose auf die Bohrlochsohle geschütteten Schmirgelkörner sich eindrücken, so dafs nicht dieser, sondern das harte Gestein ringförmig ausgeschliffen wird.

Anstatt dieser losen Befestigung der Schmirgelkörner kann man sie auch mit der Bohrkrone durch Klebmittel oder Kitt verbinden.

Ferner kann man direct aus Schmirgelmasse Bohrkronen von der geeigneten Form herstellen. Auf der beiliegenden Zeichnung ist in Fig. ι bis 8 eine Bohrkrone der ersten Art, in Fig. 9, 10 und 11 eine solche der letzten Art dargestellt. Fig. 12 ist eine Einrichtung zum Durchbohren von Gesteinsschichten mittelst der vorliegenden Bohrkronen. Dieselbe weicht von dem Diamantbohrverfahren nur unwesentlich ab. Fig. 13 ist eine Einzelheit aus Fig. 12.

Die Bohrkrone (Fig. 1, 2, 3 und 4) besteht aus einem starkwandigen Hohlcylinder K aus weichem Eisen, Kupfer, Zink, Blei u. s. w. oder auch Hartgummi und ähnlichen Stoffen, welcher auf seiner äufseren und inneren Mantelfläche mit sechs bis acht breiten Längsriefen RR¹R² bezw. r r¹ r² versehen ist. Zwischen diesen Riefen befindet sich der das Anschleifen des Gesteins bewirkende Schmirgel, am besten Naxos-Schmirgelkörner von etwas über Stecknadelkopfgröfse. ' .

In etwas mehr als der mittleren Höhe der Bohrkrone sind innerhalb der Riefen Löcher L L^l durch die Kronenwand gebohrt und vor diese Löcher ist von innen aus ein ringförmiges Drahtsieb S, Fig. 5 und 6, gelegt, von solcher Feinheit, dafs durch denselben wohl Wasser und ganz feines Bohr- und Schmirgelmehl, aber keine irgendwie noch brauchbaren Schmirgelkörner hindurchgehen können.

Das Siebgewebe ist der gröfseren Steifigkeit und besseren Befestigung wegen über einen kräftigen, mit correspondirenden Löchern versehenen 'Metallring m aufgespannt, und dieser legt sich auf einen Vorsprung im Innern der Bohrkrone und wird durch das mit der Bohrkrone verschraubte Kernfängerrohr F und diesen Vorsprung . in der richtigen Stellung festgeklemmt. Die innere Mantelfläche des Kernfängerrohres ist in bekannter Weise nach

unten konisch verjüngt, und hier sitzt der aufgeschlitzte und federnde Kernfängerring G, Fig. 7 und 8, welcher beim Hochziehen des Bohrgestänges nach unten geht, den ausgeschliffenen Gesteinskern kräftig mit seinen Vorsprüngen umfafst und schliefslich beim Weiterhochheben von seiner Wurzel abreifst.

Soll nun mit Hülfe dieser Bohrkrone gebohrt werden, so wird so viel Schmirgel auf die Sohle des Bohrloches gebracht, ' dafs die Rillen innen und aufsen bis etwa zu ihrer halben Höhe ausgefüllt sind, ebenso die Ausfräsung f am unteren Ende der Bohrkrone, welche im übrigen die Bohrlochsohle möglichst dicht abzuschliefsen hat.

Es mufs nun bei der starken Reibung des Bohrers einerseits für Kühlung, andererseits für Entfernung des Bohrmehles gesorgt werden. Dies geschieht in bekannter Weise durch einen Wasserstrom, welcher zwischen Bohrgestänge und Bohrloch bezw. Futterrohrwandung niedergeht, dann durch die oben erwähnten, durch Siebe verschlossenen Löcher in das Innere der Bohrkrone und des Hohlgestänges gelangt und schliefslich hier hochgedrückt wird, um an der Oberfläche wieder auszutreten. Die unterhalb der Sieblöcher befindlichen schleifenden Schmirgelkörner selbst werden also von dem SpUlstrom nicht berührt; sie befinden sich gewissermafsen in einer ruhenden Wasserschicht, deren Temperatur durch Wärmeabgabe an das Wasser des Spülstromes stets der gleich niedrige sein wird. Sollten übrigens bei einer neuen Aufschüttung von Schmirgel einzelne Körner bis oberhalb der Löcher kommen, so werden die Siebe ihr Mitreifsen durch den Spülstrom verhindern. Dieser wird also lediglich das feine Bohrmehl, welches zwischen Krone und Bohrlochwand sich bildet, soweit es der Maschenweite des Siebes entspricht, hinausbefördern können; ebenso den Bohrschmand zwischen Gesteinskern und Krone, sobald derselbe oberhalb der Sieblöcher in den Spülstrom gelangt.

In Fig. 12 ist ein Bohrthurm nebst den für Bohrung und Spülung nothwendigen Einrichtungen dargestellt. Die Drehung des Bohrgestänges geschieht durch Riemenübertragung von dem Schwungrad D einer Dampfmaschine aus und durch konische Zahnradübersetzung ZZ¹ auf das Hohlgestänge H. Die Pumpe P sorgt für die Beschaffung und den nöthigen Druck des Spülwassers, welches bei A in das Bohrloch tritt und durch den Hahn C das Hohlgestänge verläfst. In dem zweiten Stockwerk des Bohrthurmes befindet sich ein kleiner Behälter V, welcher durch das Steigerohr F gefüllt wird und mit Hülfe dessen man von Zeit zu Zeit einen entgegengesetzten Wasserstrom durch Gestänge und Bohrloch gehen läfst, um das abgeriebene Schmirgelmehl und den zurückgebliebenen Bohrschmand herauszuspülen. Zu diesem Zwecke hebt man dann das Bohrgestänge von der Bohrlochsohle um einige Millimeter ab.. Um nun den zermahlenen Schmirgel wieder zu ersetzen, kann man für die inneren Riefen die Schmirgelkörner direct durch das Hohlgestänge H hineinwerfen; allein für die äufseren Riefen ist dies nicht möglich und es mufs für eine andere Zuführung gesorgt werden. Es ist in dem von der Pumpe ausgehenden Rohr ein Behälter B, Fig. 13, eingeschaltet, welcher sowohl gegen die äufsere Luft als gegen das Rohr durch Hähne m und η abgeschlossen werden kann. In dieses Gefäfs wird Schmirgelbrei von der bestimmten Korngröfse eingeschüttet, der obere Hahn geschlossen, der untere geöffnet, und nun reifst der durch die konische Verengung e des Druckrohres injectorartig wirkende Wasserstrahl Schmirgel aus dem Gefäfs B nach der Bohrlochsäule. Die kleinen verschliefsbaren Bohrungen y am Behälter B lassen während des Sinkens des Schmirgelbreies die nothwendige Luft herein und vermeiden die schädliche Luftverdünnung.

. Man kann übrigens in. Bezug auf die Spülung auch den entgegengesetzten Weg einschlagen, d. h.- den Wasserstrom durch das Bohrgestänge eintreten und aus dem Futterrohr austreten lassen. Man wird dann das Ende des Steigerohres Y mittelst Kugelgelenkes mit dem rotirenden Hohlgestänge H in Verbindung setzen und den Stopfen aus dem Stutzen X des Stopfbüchsenrohres M herausschrauben. Ebenso wird natürlich die Einführung des · Bohrschmirgels eine umgekehrte sein.

In Fig. 9, 1 ο und 11 ist eine aus Schmirgelmasse hergestellte Bohrkrone zur Darstellung gebracht.

Wie ersichtlich, hat dieselbe ebenfalls innen und aufsen Riefen R und r, welche einerseits zur besseren Abführung des Bohrschmandes und abgeriebenen Schmirgelmehles dienen, andererseits aber scharfe Kanten t entstehen lassen, welche die Bohrwirkung der Krone ganz bedeutend erhöhen und den Widerstand bezw. Kraftbedarf herabdrücken. Das Spülwasser circulirt durch die Aussparungen u am untersten Rande der Bohrkrone. Um eine gute Verbindung der Schmirgelbohrkrone mit dem Kernfängerrohr zu erreichen, sowie ferner, um dem Schmirgelcylinder mehr Festigkeit zu geben, besitzt derselbe einen Kerncylinder aus Metall, am besten. Kupfer oder Eisen. Die. Durchbrechungen b in demselben gewährleisten' eine innige Verbindung der mit Cement oder anderen erhärtenden Bindemitteln angerührten Schmirgelmasse sowohl unter sich, als auch mit dem Kerncylinder.

Claims (1)

1. Pa te nt-Ansprüche:

   ι. Eine Bohrkrone für Schmirgeltiefbohrverfahren zur Gewinnung von Gesteinskernen, bestehend:

   entweder

   a) aus einem Hohlcylinder aus Schmirgelmasse, welcher auf seinem inneren und äufseren Umfange und ebenso auf seiner unteren Stirnfläche mit fräserartigen Schneidzähnen versehen ist, wobei durch dieselben entsprechende Riefen und Aussparungen gebildet werden, welche eine Abführung bezw. Strömung des Spülwassers ermöglichen,

   oder

   b) aus einem Hohlcylinder K aus weichem Metall oder Hartgummi, in dessen inneren und äufseren Riefen R bezw. r Schmirgelkörner sich befinden, welche bei der Drehung in das weiche Metall sich eindrücken und das umgebende Gestein' fortschleifen, wobei der für die Ausspülung des Bohrloches .und Kühlung der Bohrkrone nothwendige Wasserstrom, durch die Löcher L der Bohrkronenwand geht, welch letztere durch Metallgewebe 5 derart verschlossen sind, dafs wohl Bohrmehl und fein zermahlener Schmirgelstaub hindurchgehen, schleiffähige Schmirgelkörner aber zurückgehalten werden.
   2. Bei der unter ib) gekennzeichneten Bohrkrone die Zuführung von Schmirgel zu den äufseren Riefen dadurch, dafs in das Druckrohr der Spülwasserleitung ein Gefäfs B eingeschaltet wird, aus welchem der durch eine konische Verengung e geprefste Wasserstrom Schmirgelbrei nach der Bohrlochsohle mitreifst.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.