Wie hat sich der DTH-Hammer entwickelt? Drei Ausführungen für unterschiedliche Bohrprobleme
Ein Bohrhammer sieht von außen betrachtet einfach aus: Druckluft strömt ein, der Kolben schlägt auf das Gestein, und der Bohrmeißel bricht es auf.
Das Konzept hinter dieser Aktion hat sich jedoch erheblich verändert.
Unterschiedliche Bohrbedingungen erfordern unterschiedliche Hammerkonstruktionen. Ein Wasserbrunnen in lockerem Boden benötigt nicht dasselbe Werkzeug wie eine Explorationsbohrung. Ein Gründungsloch mit großem Durchmesser stellt völlig andere Anforderungen.
Bei der Entwicklung von DTH-Hämmern wurde ein praktisches Ziel verfolgt: die höchste Bohreffizienz bei möglichst geringem Energieverbrauch zu erreichen.
Wie werden DTH-Hämmer klassifiziert?
DTH-Hämmer können auf verschiedene Weise klassifiziert werden.
Nach ihrem Luftverteilungssystem werden sie in ventilbestückte und ventillose Hämmer unterteilt. Hinsichtlich der Kolbenanordnung unterscheidet man zwischen Einkolben- und Mehrkolbenhämmern. Bezüglich des Betriebsdrucks werden sie im Allgemeinen in Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruck-DTH-Hämmer eingeteilt.
Diese Kategorien sind nicht rein theoretischer Natur. Die innere Struktur beeinflusst den Luftverbrauch, die Schlagenergie, die Bohrgeschwindigkeit, die Standzeit des Bohrers, den Wartungsaufwand und die Art der Gesteinsformation, die der Hammer bearbeiten kann.
Deshalb ist die Auswahl eines DTH-Hammers allein anhand des Außendurchmessers oder der Anschlussgröße riskant. Der Hammer muss auf das Bohrgerät, den Kompressor, den Bohrmeißel, den Bohrlochdurchmesser und die Bodenverhältnisse abgestimmt sein.
1. Durchlaufhämmer mit Umkehrzirkulation (DTH)
Ein Durchgangs-Umkehrspülhammer arbeitet mit doppelwandigen Bohrgestängen.
Die Bohrflüssigkeit und das Bohrklein strömen durch den inneren Kanal des Bohrgestänges und ermöglichen so eine kontinuierliche Probenahme mittels Umkehrspülung. Dieses Verfahren findet breite Anwendung in der Mineralexploration und ingenieurgeologischen Untersuchungen.
Es ist besonders nützlich in schwierigen Formationen, die Sand, Geröll und Kies enthalten. Diese Formationen können mehrere Probleme gleichzeitig verursachen:
Der Bohrvorgang wird instabil.
Die konventionelle Kerngewinnung ist schwierig.
Die Bohrlochwand könnte einstürzen.
Das Entfernen der Schnittreste wird ineffizient.
Die Bohrzeit und die Betriebskosten steigen.
Die Umkehrspülung trägt zur Lösung dieser Probleme bei, indem sie Gesteinsproben kontinuierlich an die Oberfläche befördert. Dadurch wird die Vermischung der Proben mit Material aus anderen Bereichen des Bohrlochs reduziert, was die geologische Interpretation zuverlässiger macht.
Das gleiche Verfahren lässt sich auch bei Brunnenbohrungen und hydrogeologischen Bohrungen anwenden. Es trägt zur Verbesserung der Bohrgutabfuhr, der kontinuierlichen Probenahme und der Bohrlochreinigung bei. Unter geeigneten Bedingungen kann es das Risiko von Oberflächenverunreinigungen und Verstopfungen wasserführender Schichten durch Bohrgut verringern.
Für Explorationsunternehmen liegt der Wert nicht allein in der Bohrgeschwindigkeit. Eine sauberere Probe und ein stabileres Bohrloch können die Qualität der endgültigen geologischen Beurteilung verbessern.
2. DTH-Hämmer zum Vorschieben des Bohrrohrs
Manche Felsformationen sind schwierig zu durchdringen, weil das Gestein hart ist. Andere sind schwierig, weil das Loch nicht offen bleibt.
Für das zweite Problem sind DTH-Hämmer zum Vorschieben von Bohrrohren konzipiert.
Beim Bohren wird das Bohrrohr zusammen mit Hammer und Meißel vorgeschoben. Das Bohrrohr stützt die Bohrlochwand, während das Werkzeug weiter in die Gesteinsschicht eindringt. Dadurch eignet sich das Verfahren für lockeren Boden, mit Gestein vermischte Böden, verwitterte Gesteinsschichten und andere instabile Schichten.
Ohne weiteres Vorantreiben des Bohrgestänges kann das Bohrloch einstürzen, bevor das Bohrgestänge entfernt oder der nächste Arbeitsgang begonnen werden kann. Wiederholte Einstürze kosten Zeit und können dazu führen, dass Werkzeuge im Bohrloch eingeschlossen werden.
Vorschubsysteme für das Futterrohr werden üblicherweise in zwei Haupttypen unterteilt:
Konzentrischer Gehäusevorschub
Das Bohrrohr und der Bohrmeißel verlaufen entlang derselben Mittellinie. Diese Anordnung ermöglicht einen relativ einfachen Bohrweg und eignet sich für Formationen, in denen das Bohrrohr dem Bohrmeißel folgen kann, ohne dass sich der Durchmesser wesentlich vergrößert.
Exzentrischer Gehäusevorschub
Der Bohrmeißel weitet das Bohrloch während des Bohrvorgangs geringfügig über den Durchmesser des Bohrrohrs hinaus. Nachdem das Bohrrohr vorgeschoben wurde, kann der Bohrmeißel zurückgezogen oder so eingestellt werden, dass das Bohrgestänge entfernt werden kann, während das Bohrrohr an Ort und Stelle bleibt.
Dieser Typ ist nützlich, wenn der Boden besonders anfällig für Einstürze ist.
Die Auswahl der DTH-Hämmer für den Bohrlochvortrieb erfolgt auch nach Betriebsdruck. Es sind Hochdruck- und Niederdruckversionen für unterschiedliche Kompressorleistungen, Bohrlochdurchmesser und Formationsbedingungen erhältlich.
Die richtige Wahl hängt von mehr als nur dem Hammer selbst ab. Bauunternehmer müssen auch den Gehäusedurchmesser, die Gehäusefußkonstruktion, die Kompressorleistung, die Spülanforderungen und die zu erwartende Bodenverlustrate berücksichtigen.
3. Cluster- oder kombinierte DTH-Hämmer
Ein Cluster-DTH-Hammer kombiniert mehrere Einzelhämmer zu einer einzigen Bohreinheit.
Ziel ist es, ausreichend Bohrleistung für sehr große Bohrungen zu erzeugen. Mit der entsprechenden Konfiguration können kombinierte DTH-Systeme Bohrdurchmesser von bis zu ca. 1.524 mm erreichen.
Dies ist eine völlig andere Aufgabe als das normale Produktionsbohren. Bohrungen mit großem Durchmesser erfordern ein hohes Luftvolumen, umfangreiche Stützvorrichtungen, sorgfältige Ausrichtung und eine strenge Kontrolle des Bohrkleinabtransports.
Eine Clusteranordnung verteilt die Schlagarbeit auf mehrere Hammereinheiten. Sie eignet sich für große Gründungslöcher, spezielle Bauprojekte und andere Anwendungen, bei denen ein herkömmlicher einzelner DTH-Hammer den erforderlichen Lochdurchmesser nicht liefern kann.
Je größer die Baugruppe wird, desto wichtiger wird das Unterstützungssystem. Kompressorleistung, Druckluftleitungsquerschnitt, Stabilität der Anlage, Vorschubkraft, Rotationskontrolle und Hebezeuge werden allesamt entscheidend.
Von geschweißten Hämmern bis hin zu ventillosen Konstruktionen
Die Geschichte der DTH-Hämmer ist keine geradlinige Entwicklung, bei der jede neue Generation die vorherige vollständig ersetzt.
Die ersten Generationen verwendeten geschweißte Konstruktionen. Spätere Konstruktionen tendierten zu montierten Strukturen, was die Fertigung, Wartung und den Austausch von Komponenten praktischer machte.
Die zweite Generation nutzte üblicherweise eine ventilbasierte Luftverteilung. Spätere Konstruktionen führten ventillose Systeme ein, um die Luftstromregelung zu vereinfachen und die Anzahl der internen Verschleißteile zu reduzieren.
Jede Generation übernahm nützliche Merkmale der vorherigen. Einige Komponenten blieben zwischen verschiedenen Ausführungen austauschbar. Beispielsweise konnte ein Meißel, der mit einem Hammer einer neueren Generation verwendet wurde, mit einem älteren Hammer derselben Serie kompatibel sein, obwohl der neuere Meißel möglicherweise auf das Schaftrohr der älteren Ausführung verzichtete.
Diese Art von Teilkompatibilität ist in der Praxis von Bedeutung. Sie kann den Lagerdruck verringern und Bohrunternehmen dabei helfen, Ersatzteile für verschiedene Maschinen vorzuhalten.
Worauf sollten Sie vor dem Kauf eines DTH-Hammers achten?
Bevor Sie einen DTH-Hammer auswählen, bestätigen Sie Folgendes:
Erforderlicher Lochdurchmesser und Bohrtiefe
Gesteinshärte und Abrasivität
Ob die Formation stabil oder zusammenbrechbar ist
Kompressordruck und Luftfördermenge
Erforderliche Bohrgeschwindigkeit
Kompatibilität von Bohrerschaft und Gewinde
Verfügbarkeit von Ersatzkolben, Ventilen und Verschleißteilen
Ob eine Umkehrspülung oder ein Vorschub des Bohrrohrs erforderlich ist
Der beste DTH-Hammer ist nicht unbedingt der mit der höchsten Schlagenergie. Er ist derjenige, der die richtige Schlagenergie, den richtigen Luftverbrauch und die richtige Bohrkontrolle für die jeweilige Formation bietet.
Gaea Rock liefert DTH-Hämmer, DTH-Meißel, Bohrgestänge und zugehörige Gesteinsbohrwerkzeuge für Bergbau, Steinbruchbetrieb, Brunnenbau, Bauwesen und geologische Erkundung. Kontaktieren Sie unser Team, um die passende Hammer- und Meißelkonfiguration für Ihre Bohranlage und die Bodenverhältnisse zu finden.
