Kettenbohrer

Eine Kettenbohrkrone ist ein rotierendes Werkzeug zum Bohren von Löchern in Fels und Boden, besonders in geotechnischen Anwendungen und im Bergbau. Statt eines massiven Meißels trägt sie eine Kettenschleife mit gehärteten Stahlzähnen oder Schneidern. Während die Kette mit hoher Geschwindigkeit rotiert, schlagen und kratzen die Zähne die Felsoberfläche ab und brechen sie schrittweise auf. Das entstehende Material wird durch Spülflüssigkeit oder Luft, die durch das Bohrloch zirkuliert, ausgetragen und die gelockerten Schnittspäne werden an die Oberfläche gefördert.

Die Kette selbst besteht normalerweise aus vergüttem Legierungsstahl, und die Schneidzähne sind austauschbare Einsätze, die in die Kettenglieder gepresst oder geschraubt sind. Die Zahnmuster variieren je nach Gesteinstyp: Weichere Formationen nutzen Einzelzähne mit größerem Abstand, während hartes Gestein engere Abstände und zähere, kleinere Einsätze erfordert. Der Kettendurchmesser reicht von etwa 40 mm bis über 200 mm, abhängig von der Leistung der Bohranlage und dem erforderlichen Bohrlochdurchmesser.

Varianten und Betrieb

Kettenbohrkronen gibt es in mehreren Ausführungen. Die offene Kettenbohrkrone hat radial nach außen gerichtete Zähne und funktioniert am besten in weichem bis mittlerem Gestein. Die geschlossene Variante oder der Kernrohr-Typ hat Zähne, die um die innere Wand angeordnet sind, und schneidet eine ringförmige Nut, wobei ein Kern in der Mitte erhalten bleibt, der für geologische Untersuchungen gewonnen werden kann. Einige Konstruktionen nutzen austauschbare Kettensegmente statt durchgehender Schleifen, was ermöglicht, verschlissene Abschnitte zu wechseln, ohne die gesamte Garnitur zu ziehen.

Das Werkzeug wird durch das Bohrgestänge selbst rotiert, das das Drehmoment von der oberirdischen Bohranlage überträgt. Die Drehzahl liegt typischerweise zwischen 30 und 80 U/min bei großen Bohrlöchern und steigt auf über 200 U/min bei kleineren Löchern in weicherem Gestein. Die Vorschubkraft auf die Kette wird vom Bohrmeister gesteuert und liegt normalerweise zwischen 1 und 10 Tonnen, abhängig von Festigkeit des Gesteins und Zustand des Werkzeugs. Falls die Kette blockiert, wird der Drehmomentbegrenzer im Antriebskopf durchrutschen oder abscheren, um die Bohranlage zu schützen.

Kettenbohrkronen konkurrieren mit Kernrohren und Schlagwerkzeugen, haben aber klare Vorteile in stabilem Gestein, wo Kerngewinnungs nicht notwendig ist, und in Formationen, wo Schlagbohren übermäßige Vibrationen erzeugt. Nachteile sind langsamere Vortriebsraten in sehr hartem Gestein, höhere Kosten pro Zahnwechsel im Vergleich zu manchen Kegelbohrkronen und die Notwendigkeit einer kontrollierten Spülung, um Zahnbelastung und Blockierungen zu vermeiden. Der Zahnverschleiß ist die hauptsächliche Verbrauchskostenposition, mit Wechselintervallen, die typischerweise in Zehnermeter Bohrteufe gemessen werden.