DE2631307C2

DE2631307C2 - Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmaschine

Info

Publication number: DE2631307C2
Application number: DE19762631307
Authority: DE
Inventors: Eero Dipl.-Ing. Pirkkala Hirvisaari; Pekka Dipl.-Ing. Tampere Salmi; Rolf Dipl.-Ing. Tampere Ström
Original assignee: OSAKEYHTIOE TAMPELLA 33101 TAMPERE FI AB
Current assignee: OSAKEYHTIOE TAMPELLA 33101 TAMPERE FI AB
Priority date: 1975-07-24
Filing date: 1976-07-12
Publication date: 1983-01-13
Also published as: SE429361B; SE7607710L; FR2319006B1; FI56722C; FR2319006A1; FI752135A; DE2631307A1; FI56722B

Description

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Die Erfindung bezieht sich ruf eine hydraulische Bohrmaschine, insbesondere eine Gesteinsbohrmaschine, die einen Schlagapparat, einen Rotalionsmotor. einen Vorschubtnotor sowie für deren Betrieb und Steuerung hydraulische Kreise mit Pumpen und Ventilen umfaßt.

Bei Drehbohrmaschinen ohne Schlagbohren ist es in verschiedenen Ausführungen bekannt (DE-PS 9 17 541. DE-AS 20 08 771. DE-AS 22 42 920. DEAS 22 52 458. US-PS 31 89 103. US-PS 3581 830. USPS 38 02 514). einen Drehmotor mit einem Vorschubmotor zu koppeln. Hierbei liegen durch andere Aufgabenstellungen auch andere Wirkungen vor. die mit einer hydraulischen Bohrmaschine, die neben einem Rotalionsmotor einen Schlagapparat mit einem Vorschubmotor in einem hydraulischen Kreise aufweist, nicht vergleichbar sind.

Es isi aurh bereits bekannt, bei einer Drehschlagbohrmaschine (DE-AS 15 33 642) die Antriebselemente mechanisch zu koppeln. Hierbei ist kein hydraulischer Kreis im Sinne der Gattung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, so daß ebenfalls andere, nicht vergleichbare Wirkungen auftreten.

Aus der französischen Patentschrift 21 29 276 ist es zwar bekannt, eine hydraulische Bohrmaschine, deren Schlagapparat und deren Rotationsmotor hydraulisch in Reihe zu schalten, wobei bei zunehmendem Rotationswiderstand und Druckverlust über den Rotationsmotor die Leistung des Schlagapparates abnimmt, um den Bohrer nicht festzufahren. Beim Anbohren und wenn in ein beträchtlich unhomogenes Material gebohrt wird, arbeitet diese Ausbildung jedoch unzweckmäßig. Wenn der Bohrer frei oder in einem weichen Material rotiert, ist die Schlagkraft am größten, obwohl die Schlag- und Vorschubkraft klein sein sollten, um das harte Material langsam anzubohren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Bohrmaschine der genannten Gattung zu schaffen, in

id der die Rotations-, Schlag- und Vorschubkraft sich automatisch, stufenlos und mit einfachen Anordnungen je nach den Eingenschaften des zu bohrenden Materials in Abhängigkeit von dem Drehwiderstand des Bohrers ändert.

Ii Für die Lösung dieser Aufgabe muß die Vorschubkraft z. B. beim Anbohren auf einer schrägen Räche wesentlich kleiner sein als beim normalen Bohren. Da die Gegebenheiten beim Anbohren sehr wechselnd sind, ist es zweckmäßig, wenn die Vorschubkraft sich diesen Gegebenheiten anpaßt. Wenn in einem gebrochenen Gestein gebohrt wird, ist der Bedarf automatischer Steuerung der Vorschubkxaft groß. Die Vorschubkraft muß aber klein genug sein, damit die Bohrstange sich nicht immer tiefer in eine Kluft einkeilen könnte. Wenn die Bohrstange nachteilig steckengeblieben isu muß die Vorschubkraft ihre Richtung wechseln und den Bohrer aus dem Loch herausziehen. Dabei ist es auch vorteilhaft, die Schlagkraft zu reduzieren.

Die der Erfindung gestellte Aulgabe wird bei einer

jo Bohrmaschine der genannten Gattung dadurch gelöst, daß der Vorschübmotor und der Rotationsmotor in einem hydraulischen Kreis in Reihe geschaltet sind. Eine solche erfindungsgemäße Anordnung zeigt beachtliche Vorteile. Der Bohrer bleibt auch bei brüchigem oder

)-, geklüftetem Gestein o. dgl. nicht stecken, da sich hierin die Vorschubkraft zunächst vermindert auf Grund des höheren Drehwiderstandes und dann gegebenenfalls ihre Richtung ändert, so daß der Bohrer wieder frei wird. Dann kann neu mit zunächst kleinerer Vorschub kraft auch in schwierigem and wechselndem Gestein wieder angebohrt werden.

Bei einer bevorzugten Ausfühiungsform kann zum Vorschieben des Schlagapparats die Druckflüssigkeit der dem Vorschubmotor und dem Rotationsmotor zugeordneten Pumpe zunächst dem Vorschubmotor und von der Auslaßseite des Vorschubmotors sodann dem Rotationsmotor zuleitbar scm. Ventil- und Schaltungsanordnungen können in bevorzugter Weise zum Konstanthalten des Druckes der dem Vorschubmo-

so tor zugeleiteten Flüssigkeit vorgesehen sein.

Weiter ist es gemäß der Erfindung bevi»r/ii)M. eine weitere der Pumpen an den den Vorschubmol« >r und Gen Rotationsmotor enthaltenden hydraulischen Kreis anzuschließen, wobei der Vorschubmotor und der

5i Rotationsmotor in bezug auf diese weitere Pumpe parallelgeschaltet sind.

In bevorzugter Weise können weiterhin in dem den Vorschubmotor und den enthaltenden hydraulischen Kreis zwischen Vorschubmotor jnd Rotationsmotor ein Druckregelventil und parallel /u diesem ein weiteres Druckregelventil angeordnet sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. F.s zeigt

t>> Fig. I eine Seitenansicht einer Bohrmaschine, in der die Erfindung anzuwenden ist.

Fig. 2 das hydraulische Schaltschema einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine.

Fig. 1 zeigt eint: gewöhnliche hydraulische Bohrmaschine, die eine Lafette 20 umfaßt, die am Ende eines Siützarmes 21 schwenkbar angeordnet ist, der z. B. auf einem auf Rädern beweglichen Chassis aufgebaut sein kunn, das in der Zeichnung nicht gezeigt wird. Die Position der Lafette 20 im Verhältnis zum Stützarm 21 ist mit einem hydraulischen Kolbenzylinderapparat 22 einstellbar. Auf dem Schlitten 23 befinden sich ein hydraulischer Schlagapparat 15 und ein hydraulischer Rotationsmotor <6. An dem Schlagapparat sitzt die Bohrstange 24, an deren Ende die Bohrkrone 25 sitzt. Die Bohrstange 24 wird mit einem am Ende der Lafette 20 befindlichen Lager 28 gestützt

Der Schlitten 23 ist hin und zurück beweglich angeordnet, z. B. mittels einer Kette 26, die über frei rotierbare Drehräder und über ein Triebrad 27 läuft, das an der Triebwelle des Vorschubinotors 17 sitzt. Die Bohrstange 24 und die Bohrkrone 25 werden von dem Vorschubmotor 17 in das Gestein 29 getrieben, um ein Loch darin zu bohren Die Druckflüssigkeit wird zu dem Vorschubmotor 17durch Schläuche 17aund 17rgeführt. Zu dem bchlagapparat i5 und dem Rotationsrnoior 18 der Bohrmaschine wird die Druckflüssigkeit durch Schläuche 15a und 16a geleitet und die Druckflürsigkeit kehrt durch den Schlauch 15c zum Tank R zurück. Die Steuerung und Regelung der Speisung der Druckflüssigkeit erfolgt in einer Steuerzentrale 30. die im folgenden mit Hinweis auf F i g. 2 näher erläutert wird.

Der Vorschubmotor 17 und der Rotationsmotor 16 sind in Reihenschaltung so angeordnet, daß während der Vorschubbewegung des Schlagapparates 15 der Vorschubmotor 17 seine Druckflüssigkeit von der Pumpe 14 und der Rotationsmotor 16 von der Anlaßseite des Vorschubmotors 17 bekommt. Zusätzlich wird der Druck der zu dem Vorschubmotor 17 kommenden Flüssigkeit mit Ventil- und .Schaltungsanordnungen wesentlich konstant gehalten, wie im folgenden erklärt wird.

Die Funktion dieser Anordnung ist wie folgt: Wenn in eine Kluft gebohrt wird, wächst der Druckunterschied Ober den Rotaiionsmotor 16, denn die Belastung nimmt zu. Weil der Gesamtdruckunterschied über den Vorschubmotor 17 und dem Rotalionstrotor 16 konstant bleibt, folgt daraus, daß der Druckunterschied über den Vorschubmotor 17 und zugleich auch die Vorschubkraft abnehmen.

Damit die Vorschubrichtung bei einer nachteiligen Festklemmung gewechselt würde, ist die andere hydraulische Pumpe 13 so angeschaltet, daß sich der Vorschubmotor 17 und der Rotationsmotor 16 im Verhältnis dazu parallel befinden, wobei die in Frage stehende Pumpe 13 beim Vorschub des Schlagapparates 15 vorwärts, dem Gestein entgegen, an der Auslaßseite des Vorschubmotors 17 angeordnet ist. Wenn der Rotationsmotor 16 dabei einer großen Belastung ausgesetzt wird, wie beim Fahren in eine schwierige Kluft, nimmt der Druckunterschied über den Vorschubmotor 17 ab. und g·. it durch Null ins andere Zeichen über, wobei die Vorschubrichtung geändert wird, weil der Druck der zum Vorschubmotor 17 kommenden Flüssigkeit mit Ventil und Schaltungsanordnungen konstant gehalten wird.

Der Druck an der gegen den Schlagapparat 15 liegenden Seite des Vorschubmotors 17 wird mit zwei, in dem zwischen dem Vorschubmotor 17 und dem Schlagapparat 15 befindlichen Kreisanteil angeordneten, parallel geschalteten Druckregelventilen 5 und 12 konstant gehalten. Zwischen den erwähnten Ventilen ist ein Richtungsventil 4 angeordnet, dessen Steueranschlüsse an die Druckseite des Rotationsmotors 16 und andererseits an die Seite des Vorschubmotors 17 angeschlossen sind, deren Druck mittels der genannten Druckregclventilen 5 und 12 regelbar ist. Dieser Steueranschluß hat ein Richtungsventil 6, mit dem das Steuersignal ein- und ausgeschaltet werden kann. In der einen Lage des Richtungsventiles 4 ist der den Schlagapparat 15 umfassende Kreisanteil in Verbindung ίο mit dem Tank R. Der Druck des Schlagapparates 15 kann mit der Drosselung 3 geregelt werden. In der anderen Lage des Richtungsventiles 4 sind die Druckregelventile 5 und 12 in Parallelschaltung, wobei der Druck sich nach dem höheren Grenzdruck einstellt. Die Funktion dieser Schaltungsanordnung ist wie folgt: Wenn der Druck in dem den Rotationsmotor 16 umfassenden Kreisanteil einen bestimmten Grenzdruck überschreitet, schaltet das Richtungsventil 4 den Schlagapparat 15 auf halbe Leistung in der Weise, daß es einen Teil der Druckflüssigkeit in den Tank R leitet. Gleichzeitig wechselt der Vorschul- .lotor 17 seine Richtung, weil der Druck in dem den S.hhgapparat 15 umfassenden Kreislauf teil mit dem Druckregelventil 12 so eingestellt worden ist, daß er niedriger is! als der Druckunterschied über den Rotationsmotor. Wenn der Bohrer frei wird, nimmt dieser Druckunterschied ab. wobei das Richtungsventil 4 den Schlagapparat 15 auf volle Leistung schaltet. Mit dem Druckregelventil 5 wird im Vorschubmotor 17 ein Druck eingestellt, der der J» optimalen Vorschubkraft entspricht.

Beim Anbohren >st das Richtungsventil 4 auf halbe Leistung eingestellt. Das Steuersignal des Richtungsventiles 4 ist mit dem Richtungsventil 6 von der anderen Seite zugeschaltet worden. Das auf den unteren J5 Grenzdruck eingestellte Druckregelventil 12 bestimmt den Druck der gegen den Schlagapparat 15 liegenden Seite des Vorschubmotors 17. Der Druckunterschied über den Vorschubmotor 17 wird etwas kleiner, wenn der Bohrer mit dem Gestein in Berührung ko:nmt. Wenn ein passendes Loch in dem Gestein entstanden ist. wird das Steuersignal des Richtungsventiles 4 mittels des V .ntiles 6 eingeschaltet. Das Ventil 6 kann entweder manuell gesteuert werden, oder die Steuerung kann mit einem Druckakkumulator versehen werden, der als '*■ Zeitkontrollapparat funktioniert. Das Richtungsventil 4 w ird umgeschaltet, und der Arbeits- und Vorschuburuck des Schlagapparates 15 sind normal.

An den Steueranschluß des Richtungsventiles 4. der

an die Druckseite des Rotationsmotors 16 angeschlos-

vi sen wird, kann ein Zeitkontrollapparat 19, 19a angeschlossen werden, dessen Funktion wie folgt ist:

Nach einem Festbohrer, wenn der Schlagapparat 15 auf halbe Leistung übergegangen ist. kann ein erneuter Versuch durch die Kluft zu bohren, auf halber Leistung vorgenommen werden, um erst nach einer bestimmten Zeit das Bohren mit voller Leistung anzufangen.

Mit Hilfe des Richtungsventiies 2 kann d;r Rotationsmotor 16 ausgeschaltet werden.

Die Richtungsventile 1 und 11 dienen für die schnelle bo Zurückführung und die Änderung der Vorschubrichtung.

In den Richtungsventilcn 1, 2 und 11 gibt es einen Handhebel und eine Auslösung einer Verriegelung aus einer Lage.

<" Die vordere Grenze des Vorschubs gibt dem Ventil 1 einen Impuls, wobei (.ic Vorschubrichtung sich iind .rt, und die gesamte Leistung der Pumpe 14 des Schlagapparales 15 durch den Vorschiibniotor 17 geht.

Wenn eine langsamere Schnellbewcgung gewünscht ist. kann die Regelung mittels des Ventils 10 geschehen, womit ein Teil der Voluineiiströmi:ng eliminierl werden kann. Wenn der Schlagapparat 15 /um anderen Ende des Vorschubapparates 17 zurückgekehrt ist, gibt die hintere (Jren/e des Vorschubs einen Impuls dem Ventil 11. das die Pumpe 14 des Schlagapparales frei schaltet. Mit dem Volumenregclventil 9 kann die Rotationsgeschwindigkeit geregelt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmaschine, die einen Schlagapparat, einen Rotalionsmotor. einen Vorschubmotor sowie für deren Betrieb und Steuerung hydraulische Kreise mit Pumpen und Ventilen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubmotor (17) und der Rotationsmotor (16) in einem hydraulischen Kreis in Reihe geschaltet sind.

2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorschieben des Schlagapparats (15) die Druckflüssigkeit der dem Vorschubmotor (17) und dem Rotationsmotor (16) zugeordneten Pumpe (14) zunächst dem Vorschubmotor (17) und von der Auslaßseite des Vorschubmotors (17) sodann dem Rotationsmotor (16) zuleitbar ist, und daß Ventil- und Schaltungsanordnungen zum Konstanthalten des Drucks der dem Vorschubmotor (17) zugeleiteten Flüssigkeit vorgesehen sind.

3. Bohrmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere der Pumpen (13) an den den Vorschubmotor (17) und den Rotationsmotor (16) enthaltenden hydraulischen Kre'S angeschlossen ist, wobei der Vorschubmotor (17) und der Rotationsmotor (16) in bezug auf diese weitere Pumpe (13) parallelgeschaltet sind.

4. Bohrmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Vorschubmotor (17) und den Rotationsmotor (16) enthaltenden hydrauhschen Kreis zwischen Vorschubmotor (17) und Rotationsm· tor (1Γ ein Druckregelventil (12) und parallel zu dicem ein weiters Druckregelventil (5) angeordnet sind.