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Kohle- und Gesteins-Drehbohrer mit Schneckengang
| Gegenstand der Erfindung sind Drehbohrer für |
| Kohle und Gestein. Ihr Ziel ist es, die Bohrstange |
| so auszubilden, daß der für handgehaltene Bohr- |
| geräte erforderliche Vorschubdruck vermindert oder |
| die Vorschubgeschwindigkeit bei einem gegebenen |
| Vorschubdruck in Vergleich mit Bohrstangen be- |
| kannter Art erhöht wird. |
| Gemäß der Erfindung ist bei einer Bohrstange |
| mit Schneckengang und mit einer Bohrspitze am |
| Vorderende die Oberfläche der Schnecke mit einem |
| geschnittenen Schraubgewinde geringer Steigung |
| versehen, das die von der Schnecke zurückbeförder- |
| ten Bohrabfälle zwischen sich und der Wand des |
| Bohrlochs oder unmittelbar an einem Teil der Bohr- |
| lochNvand faßt und der Bohrstange bei ihrer |
| Drehung einen Vorschub erteilt. |
| Die Erfindung ist in der Zeichnung erläutert, und |
| zNvar zeigt |
| Fig. i eine Seitenansicht einer Ausführungsform |
| der l)ohrstange mit Bohrspitze, und zwar mit N'er- |
| kiirzter Bohrstange, |
| Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 11-1I |
| von Fig. i, |
| Fig. 3 einen vergrößerten Längs-Mittel-Schnitt |
| eines Teils der Bohrstange auf der Linie 111-IIl |
| von i' 1g. i, |
| Fig. l eine Seitenansicht einer anderen Ausfüh- |
| rungstorm der Bohrstange verkürzter Länge mit |
| Bohrspitze, |
| Fig. #3 einen vergrößerten Querschnitt auf der |
| Linie V-V von Flg. .l, |
| Fig. 6 einen vergrößerten Längs-Mittel-Schnitt |
eines Teils der Bohrstange auf der Linie VI-V I von Fig. 4 und
Fig. 7 einen Teil einer Schneckenrippe im Schnitt mit einer abgeänderten Gewindeform
auf ihrer Außenfläche.
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Die in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Bohrstange ist für die Zwecke
der Erfindung von einem an sich bekannten Muster abgewandelt, bei dem die Bohrstange
7 einen Schenkel 8 zum an sich bekannten Einsetzen in einen Drehbohrer aufweist.
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Mit Ausnahme des Schenkels 8 ist der Querschnitt der Bohrstange 7
über ihre ganze Länge rhombisch, wobei die einander gegenüberliegenden Ecken größter
Entfernung Rippen 9 bilden, die sich schneckenförmig um die Stange 7 winden, während
die einander gegenüberliegenden Ecken geringster Entfernung Sekundärschneckenrippen
io bilden, die zwischen den Hauptrippen 9 liegen.
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Die Bohrstange 7 trägt an ihrem Vorderende eine Bohrspitze i i bekannter
Art mit einem Einsatzstück 12 zum Zentrieren in der Stange 7 und mit einer Zunge
13 an ihrer Grundfläche, die in einen entsprechenden Schlitz am Ende der Stange
7 greift und die Drehbewegung überträgt. Ein quer in der Bohrstange 7 befestigter
Stift 1¢ greift in eine Nut 15 im Einsatzstück 12, um die Bohrspitze i i an der
Bohrstange 7 zu halten.
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Bei einer normalen Bohrstange sind die @ Außenflächen der Schneckenrippen
glatt. Gemäß der Erfindung werden Gewindegänge 16 auf der Außenfläche des Schneckenganges
9 gebildet, um entweder die Bohrabfälle, die von der Schnecke 9 zurückbefördert
werden und sich zwischen das Gewinde und die Wand des Bohrloches klemmen, oder unmittelbar
einen Teil der Bohrlochwand selbst zu fassen und der Bohrstange 7 bei ihrer Drehung
einen Vorschub zu verleihen. Der Außendurchmesser der Bohrstange 7 ist kleiner als
der Schneiddurchmesser der Bohrspitze; der Gewindegang 16 berührt demnach die Bohrlochwand
nicht, wenn die Bohrstange 7 konzentrisch darin gehalten wird.
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Der Gewindegang 16 hat eine verhältnismäßig kleine positive Steigung
im Vergleich zur groben positiven Steigung der Schnecke 9. Infolgedessen sind die
Gewindegänge 16 unterbrochen. Die Breite der Außenflächen der Schneckenrippen 9
ist daher so gewählt, daß die geschnittenen Gewindegänge 16 lang genug sind, um
dem Bohrer einen wirksamen Vortrieb zu verleihen.
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Der Bohrabfall wird längs des Bohrloches durch den Druck der Rückflanken
der Bohrstangenschnecke 7 in Verbindung mit der Reibung an der Wand des Bohrloches
nach hinten zum Bohrlochausgang befördert. Infolgedessen treten von Zeit zu Zeit
einige Abfälle in die Lücke zwischen den geschnittenen Gewindegängen 16 an der Außenfläche
der Schnecke 9 und die Wand des Bohrloches ein. Die Abfallteilchen keilen sich in
den Zwischehraum ein und werden durch die Drehung der Bohrstange 7 im Bohrloch bis
zu einem gewissen Grade zerquetscht, bevor sie über die Vorderflanke des nächsten
Schneckenganges 9 weiterbefördert werden. Die Reibung dieser Teilchen an der Wand
des Bohrloches erzeugt einen Vortrieb auf die Schnecke 9. Infolge eines gewissen
Rutschens und Zerquetschens dieser Teilchen entspricht der erzeugte Vortrieb nicht
genau dem durch die Steigung der geschnittenen Gewindegänge bestimmten.
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Beim Beginn der Bohrarbeit macht sich naturgemäß kein derartiger Vortrieb
auf die Bohrstange 7 bemerkbar, bis sie in das Bohrloch eintritt. Mit dem Fortschritt
der Bohrarbeit tiefer in das Loch steigt der Vortrieb progressiv. Versuche haben
ergeben, daß der Vortrieb durch seitlichen Druck der Bohrstange 7 im Loch geändert
werden kann. Der Bohrarbeiter kann den Bohrer nach unten oder nach einer Seite im
Loch lehnen, so daß die geschnittenen Gewindegänge 16 auf der Schnecke 9 sich unmittelbar
in die Wand des Bohrloches selbst einbeißen. Dies empfiehlt sich im allgemeinen
dort, wo die Bohrspitze i i eine harte Stelle in der zu bohrenden Kohle- oder Gesteinswand
trifft. Eine schnelle Seitenbewegung des Bohrers erzeugt dabei genügenden Vorschubdruck,
um die harte Stelle zu durchbrechen.
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Solange eine erhebliche Vorschubgeschwindigkeit beibehalten wird,
bewegt sich eine ziemlich große Menge Bohrabfälle nach hinten durch die Nuten des
Schneckenganges 9 und über die geschnittenen Gewindegänge 16. Der dadurch erzeugte
Reibungswiderstand ist nicht zu groß, um den beabsichtigten Rückzug des Bohrers
zur Reinigung oder nach Vollendung des Bohrloches unmöglich zu machen. Es kann äber
zu diesem Zweck erforderlich werden, die Bohrstange mehrfach axial vor und zurück
zu bewegen, um sie freizusetzen.
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Die Bohrstange 7 der Fig. i bis 3 mit rhombischem Querschnitt eignet
sich zum Bohren von verhältnismäßig weichem Gestein oder von Kohle, da sie eine
große Menge von Bohrabfällen wegschaffen kann.
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Die Bohrstange 17 der Fig. 4 bis 6 eignet sich für härteres, schmirgelndes
Gestein. Der vom Schenkel 8 ausgehende Körper der Stange 17 ist zylindrisch, und
auf einander gegenüberliegenden Querschnittsseiten der Stange 17 befinden sich zwei
Schneckenrippen 18. Die Außenfläche der Schnecke 18 ist mit geschnittenen Gewindegängen
i9 versehen, die ähnlich den Gewindegängen 16 auf der Bohrstange 7 im vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiel wirken.
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Die Bohrstange 17 kann in an sich bekannter Weise zum Naßbohren ausgebildet
sein, indem ein Mittelloch 21 vorgesehen ist, durch das Wasser längs der Bohrstange
17 und durch eine öffnung um das Einsatzstück 12 der Bohrspitze i i herum zur Arbeitsfläche
fließt. Beim Naßbohren haftet ein Teil der Bohrabfälle am ganzen Umfang der Bohrlochwand
und unterstützt die Vortriebwirkung.
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Fig. 7 zeigt einen Teil einer Bohrstangenschnecke im Schnitt, auf
der ein Schräggewinde 2o angebracht ist. Ein derartiges Gewinde kann sowohl bei
der Bohrstange 7 wie bei der Bohrstange 17 angewandt werden und ergibt bei gewissen
Gesteinsarten einen verbesserten Vortrieb. Die schrägen
Flächen
des Gewindes 2o müssen naturgemäß auf den rückwärtigen Flanken liegen.
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Die Erfindung ist nicht auf Bohrstangen von den in der Zeichnung dargestellten
Querschnittsformen beschränkt, sondern kann bei jeder Kohle- oder Gesteins-Bohrstange
mit Schneckengang angewandt werden, wenn die Außenfläche des Schneckengangs breit
genug ist, um wirksame Gewindegänge aufzunehmen.