DE2734111B2

DE2734111B2 - Drehschlagbohrverfahren mit Wechsel der Drehrichtung des Bohrgestänges

Info

Publication number: DE2734111B2
Application number: DE2734111A
Authority: DE
Inventors: Antero Tampere Anttila (Finnland)
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Tampella Oy AB
Priority date: 1976-08-25
Filing date: 1977-07-28
Publication date: 1980-06-12
Also published as: ZA774637B; DE2734111A1; DE2734111C3; SE7708931L; GB1577803A; AT355532B; ATA576677A; CA1073894A; CH624180A5; FI58202B; FR2362995B1; FR2362995A1; FI58202C; US4341271A; FI762440A; SE429780B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Drehschlagbohrverfahren zum Herstellen von Bohrlöchern in Gestein, bei dem die Drehrichtung des Bohrgestänges wiederholt gewechselt wird. w

Bei einem bekannten Bohrverfahren dieser Art wird der Bohrer während der ganzen Bohrstrecke in der gleichen Richtung gedreht. Infolgedessen werden die Flanken der an der Bohrspitze befindlichen Hartmetallstücke asymmetrisch verschlissen, wobei diejenige >'> Flanke einem stärkeren Verschleiß unterliegt, die in Drehrichtung vorne läuft, so daß die Schneide des Hartmetallstückes seitwärts verschoben wird. Versucht man beim Schleifen die Schneide dann wieder in der Mitte des Hartmetallstückes anzuordnen, so muß viel ·"' Material entfernt werden, wodurch die Lebensdauer des Hartmetallstückes verkürzt wird. Ein asymmetrisch verschleißender Bohrer hat außerdem die nachteilige Folge, daß das Bohrloch von der gewünschten Bohrrichtung abweicht. **>

Es ist bereits bekannt (SE-PS 42 580), die Drehrichtung eines Bohrers während des Bohrvorganges wiederholt zu wechseln. Dies geschieht in der Weise, daß der Bohrer mit Hilfe eines Kurbelmechanismus in eine Hin- und Herbewegung versetzt wird, die ihn ™ während des Wechselns der Drehrichlung über einen Winkel von etwa 90° dreht. Durch wiederholtes Wechseln der Drehrichtung des Bohrers während des Bohrvorgangs erreicht man dadurch zwar einen gleichmäßigeren Verschleiß der Bohrspitze, jedoch ^Γ>'> bringt eine solche ständige Hin- und Herbewegung des Bohrers erhebliche Nachteile mit sich. Weil der Bohrer diese Bewegung über einen kleinen Winkel ausführt, ändert sich seine Drehgeschwindigkeit sinuskurvenar-(ig, wobei die Drehgeschwindigkeit an den Wendepunk- ^W) ten der Drehbewegung momentan null ist und sich die Drehgeschwindigkeit der Bohrspitze fortgesetzt zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Schlägen ändert. Der Bohrer bleibt also praktisch an den Wendepunkten der Drehbewegung bzw. Drehrichtung ^M stehen, wodurch er leicht im Gestein hängenbleibt. Der ständige Geschwindigkeitswechsel des Bohrers führt des weiteren dazu, daß seine Schläge in ungleichmäßigen Abständen auf das Gestein einwirken, was beim Losbrechen des Gesteins zu Nachteilen führt.

Des weiteren erfordert die mit einer großen Geschwindigkeit erfolgende Hin- und Herbewegung des Bohrers über einen kleinen Winkel für das Beschleunigen und Abbremsen der zu bewegenden Massen viel Energie. Solche Massen sind die drehenden Elemente einer Drehmaschine, der Bohrer selbst und der mit dem Bohrer in Bewegung befindliche Bohrbrei sowie die SpülflüssigkeiL Außerdem treten durch diese Art der Bohrerbewegung auch an der Drehmaschine . selbst erhel !'ehe Verschleißerscheinungen auf. Schließlich läßt sich uei diesem bekannten Verfahren, bei dem der Bohrer nur 90° in einer Richtung dreht, nur eine Bohrkrone mit vier oder mehr Schneiden verwenden.

Es ist ferner eine Steinbohrmaschine bekannt (DE-PS 1 65 402), aus der grundsätzlich eine Änderung der Drehrichtung des Bohrers beim Vortreiben der Löcher erst nach wenigstens einer vollen Umdrehung entnehmbar erscheint, da der von einem Zahnsegment bei einer halben Umdrehung des Kurbelzapfens zurückgelegte Weg mehr als ausreichend ist, um das Zahnrad und damit die Bohreraufnahme mehr als eine volle Umdrehung ausführen zu lassen. Diese Maschine arbeitet jedoch nach einem Drehbohrverfahren und nicht nach dem gattungsgemäßen Drehschlagbohrverfahren.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (DE-OS 20 64 862), das zur Durchführung von Hauer- und Bohrarbeiten im Gestein angewendet wird, werden durch Wechseln der Drehrichtung des Bohrkopfes unrunde Löcher hergestellt Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß der Richtungswechsel immer dann vorgenommen wird, bevor der Bohrer eine volle Umdrehung ausgeführt hat, d. h. es wird ebenfalls nur mit Teilumdrehungen gearbeitet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, das Bohrverfahren der genannten Art so auszubilden, daß die Vorteile, die ein w.'ederhchp-s Wechseln der Drehrichtung beim Bohren bietet, ohne die Nachteile ausgenutzt werden können, die durch Festfressen des Bohrers im Gestein, erhöhten Energieverbrauch durch Abbremsen und Beschleunigen von rotierenden Massen und erhöhten Verschleiß der Bohrspitze gekennzeichnet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehrichtung des Bohrgestänges erst nach wenigstens einer vollen Umdrehung gewechselt wird. Das erfindungsgetnäße Verfahren beruht somit auf dem Gedanken, daß die Drehrichtung des Bohrers zwar wiederholt gewechselt wird, dies jedoch in so großen Zeitabständen geschieht, daß die Drehgeschwindigkeit der Bohrspitze zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlägen während des Bohrvorgangs praktisch unverändert bleibt. Dies wird erreicht durch einen Drehrichtungswechsel des Bohrers, der vorzugsweise erst nach vielen oder sehr vielen Umdrehungen, die einer erheblichen Bohrstrecke entsprechen können, stattfindet. An den Wendepunkten der Drehrichtung des Bohrers nimmt zwar seine Drehgeschwindigkeit ab, und entsprechend ist eine Zunahme bis zur Konstanten Drehgeschwindigkeit zu verzeichnen, wobei aber die Anzahl solcher Wendepunkte nur einen Bruchteil der Anzahl der Umdrehungen des Bohrers während eines Bohrvorgangs ausmacht.

Durch das erfindungsgemäOe Bohrverfahren wird dadurch, daß die Drehgeschwindigkeit des Bohrers über eine längere Drehbewegung konstant bleibt, ein

optimales Verhältnis zwischen der Schlagzahl und der Drehgeschwindigkeit erreicht, wobei der Drehwinkel der Bohrspitze zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlägen eine tür das Losbrechen des Gesteins vorteilhafte Größe hat Dadurch wird eine hohe Bohrgeschwindigkeit erreicht. Darüber hinaus bleibt der Bohrer dadurch, daß er die Wendepunkte schneller passiert, nicht zu leicht im Gestein stecken. Ferner wird, nachdem der Drehrichtungswechsel weniger häufig geschieht als bei bekannten Verfahren, Energie eingespart Außerdem verringert sich der Verschleiß der Drehmaschine.

Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur mehrere Schneiden aufweisende Bohrkronen Verwendung finden können, sondern auch gewöhnliche MeiDelbohrer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die schematisch in Seitenansicht eine Bohranlage zur Durchführung des Verfahrens zeigt näher erläutert

Die in der Zeichnung gezeigte Anlage weist eine Lafette i, einen Schlagantrieb 2, einen Bohrer 3 und einen Drehantrieb 4 auf. Der Bohrer ist mit unem in das Gestein schlagenden Schneidenteil 5 ausgerüstet Der Schlagantrieb 2 weist ein nicht dargestelltes Schlagwerk auf, Das Schlagwerk schlägt wiederholt auf das hintere Ende des Bohrers 3, und der Drehmotor 4 dreht den Bohrer. Ein Ventil 6 des Drehmotors 4 wird entweder manuell oder mittels einer Steuerzentrale 7 gesteuert Die Kanäle vom Ventil 6 zu dem Drehmotor 4 sind mit 8 und 9 bezeichnet Diese Kanäle sind über das Ventil 6 an eine Druckflüssigkeitsquelle und einen Auslaß angeschlossen, die beide nicht dargestellt sind. Mit Hilfe des Ventils 6 wird die Drehrichtung des Drehmotors 4

ίο wiederholt gemäß einem im voraus festgelegten Programm gewechselt Die Steueranschlüsse 10 und 11 sind an die Steuerzentrale 7 angeschlossen, welche der Reihe nach Steuersignale an diese Anschlüsse abgibt, wodurch die Drehrichtung wiederholt gewechselt wird

ii Die Steuerzentrale 7 kann als eine selbständige Einheit arbeiten, derart, daß die Drehrichtung nach einer bestimmten Zeit oder nach einer bestimmten Anzahl Umdrehungen des Bohrers von ihr umgesteuert wird, sie kann nber auch einen Steuerimpuls in Abhängigkeit von der axialen Lage des Drehsch! ^hammers 2, 4 auf der Lafette 1 aufnehmen, damit die Drehrichtung immer nach einer bestimmten gebohrten Strecke gewechselt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehschlagbohrverfahren zum Herstellen von Bohrlöchern in Gestein, bei dem die Drehrichtung des Bohrgestänges wiederholi gewechselt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Bohrgestänges erst nach wenigstens einer vollen Umdrehung gewechselt wird.

2. Bohrverfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Bohrge- to stänges nach jeweils mehreren in einer Drehrichtung ausgeführten Umdrehungen gewechselt wird.

3. Bohrverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Bohrgestänges nach einer bestimmten Vortriebsstrecke entsprechenden Anzahl von Umdrehungen gewechselt wird.

4. Bohrverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Bohrgestänges r.ach dem Erbohren von höchstens der Hälfte der vorgesehenen Bohrlochticfc gewechselt wird.