DE2737081C3 - Hydraulischer Drehschlaghammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen D^chschlaghammer für Gesteinsbohrmaschinen, mit einem Hammergehäuse, in dem ein Schlagkolben unter Steuerung durch eine hydraulische Schlaganlriebscinrichtung hin- und herbeweglich ist, und mit einem an dem Hammcrgehäusc angebrachten Hydraulikmotor für den Drehantrieb eines Bohrgestänges, der mit der Schlagantriebseinrichtung hydraulisch in Reihe oder parallel geschaltet und mit dieser an eine gemeinsame Vorlaufleitung und eine gemeinsame Rücklaufleitung angeschlossen ist.

Es ist bekannt, bei einem hydraulischen Drehschlaghammer den Hydraulikmotor für den Drehantrieb des Bohrgestänges und die hydraulische Schlagantricbscinrichtung entweder in Reihe oder parallel zu schalten (DE-AS 12 21 169). Diese Kopplung der beiden Antriebe hat den Vorteil, daß der Drehschlaghammcr an nur zwei Hydraulikleitungen angeschlossen werden muß, nämlich an die Vorlaufleitung und an die Rucklaufleitung. Würden die Schlagantriebseinrichtungen und der hydraulische Drehmotor von verschiedenen Druckquellen aus versorgt, dann würden vier Schläuche nötig sein.

Wenn der Bohrmeißel sich in dem Gestein festgesetzt hat, kann er in vielen Fallen leicht wieder gelöst werden, indem das Bohrgeslänge in Rückwärtsrichtung gedreht wird, ßei Geräten, bei denen der Hydraulikmotor für den Drehantrieb separat versorgt wird, braucht lediglich die Rüeklauflejtung des Hydraulikmotors an die Pumpe und die VorlaufleUung des Hydraulikmotors an den Sumpf angeschlossen zu werden, um den Hydraulikmotor rückwärtslaufen zu lassen und das Bohrgestänge zu lösen. Eine solche umgekehrte Schaltungsart ist aber bei der Schlagantriebseinrichtung nicht möglich.

to Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen Drehschlaghammer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er durch Rückwärtsdrehung freigedreht werden kann, ohne daß dabei die Schlagantriebseinrichtung im umgekehrten Sinne mit Druck beauf- schlagt würde.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung ein Umsteuerventil für die Drehrichtungsumkehr der Hydraulikflüssigkeit geschaltet ist, und daß die Schlagantriebseinrichtung mit einem in Vorwärtsdrehrichtung des Bohrgestänges durchlässigen Rückschlagventil in Reihe geschaltet ist

Das Umsteuerventil ermöglicht es, die Drehrichtung des Hydraulikmotors umzudrehen, so daß das Bohrge stange wahlweise auch rückwärts gedreht werden kann, beispielsweise zum Freibohren nach einer Blockierung. Durch das mit der Schlagsantriebseinrichtung in Reihe geschaltete Rückschlagventil ist sichergestellt, daß die Schlagantriebscinrichlung. unabhängig von der Drch-

JO richtung des Hydraulikmotors, nur dann mit Druck versorgt wird, wenn der Druck mit der richtigen Polung an ihr ansteht. Ein Rückwärtsdruck ist also an den Anschlüssen der Schlagantriebseinrichtung nicht möglich.

J5 Wenn bei Rückwärtsdrehung des Bohrgestänges die Schlagantriebseinrichtung durch das in Spcrrichtung betriebene Rückschlagventil abgeschaltet ist, kann es zweckmäßig sein, die Schlagantriebseinrichtung hydraulisch zu überbrücken, um einen kontinuierlichen

•»ο Hydraulikfluß sicherzustellen, (hierzu ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Reihenschaltung aus Schlagantriebseinrichiung und Rückschlagventil durch ein in Rückwärlsdrchrichtung des Bohrgestänges durchlässiges zweites Rückschlagventil überbrückt.

In vorteilhuf (er Ausgestaltung der Erfindung kann der Hydraulikmotor durch eine ein Drossclclcmcnt enthaltende By-Pass-Leitung überbrückt sein. Dies ist zweckmäßig, wenn die Schlagantriebseinrichtung eine größere Hydraulikmenge erfordert als der Hydraulikmotor. Auf diese Weise lassen sich Antriebe mit unterschiedlichen Durchsatzmengen aneinander anpassen, so daß es möglich ist. auch bereits bestehende Drchschlaghämmcr durch Anbringung der crfordcrli chen Rückschlagventile in der erfindungsgemäßen Weise umzurüsten, und /war selbst dann, wenn die beiden Antriebe völlig verschiedenartig ausgelegt sind.

Um ein blockiertes Bohrgestänge wieder loszudrehen, ist es gelegentlich zweckmäßig, die Schlagcinrich- tung in Betrieb zu setzen, so daß während des Zurückdrehens Schläge auf das Bohrgestänge ausgeübt werden. Um dies zu ermöglichen, ist zweckmäßigcrweise die Schlagantriebseinrichtung über ein in Rückwärtsrichtung geöffnetes drittes Rückschlagventil mit der Rücklaufleitung verbunden. Hierdurch wird die Schlagfunktion während des Vorwärtsdrehens und des Rückwärtsdrehcns gleichermaßen ausgeführt, weil die Schlagantriebseinrichtung, unabhängig von der jeweili-

gen Schaltung der Vorlaufleitung und der Rüeklaufleitung,stets an demselben Anschluß Prupk erhält,

Wenn zum Freidrehen des Bohrmeißels schwächere Schläge auf das Bohrgestänge ausgeübt werden sollen als beim Drehen in Vorwärtsriehtung, kann das dritte Rückschlagventil in eine ein Drosselelement enthaltende Leitung geschaltet sein. Das Drosselelement bewirkt einen Druckabfall, so daß die Schlagantriebseinrichtung bei Rückwärtsbetrieb des Hydraulikmotors mit geringerer Schlagenergie oder mit verringerter Schlagzahl arbeitet.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert

Fig. 1 zeigt schematisch das Hydraulikschaltbild is einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der das Schlagwerk beim Zurückdrehen des Bohrgestänges außer Betrieb ist, und

Fig.2 zeigt schematisch das Hydraulikschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles, bei dem beim Zurückdrehen des Bohrgestänges das Schlagwerk in Betrieb ist

In den Zeichnungen ist das Hammergehäuse nur schematisch dargestellt und mit 10 bezeichnet. In dem Hammergehäuse ist der Schlagkolben U, der verschiedene ring- bzw. kreisförmige Stirnflächen besitzt, hydraulisch hin und her verschiebbar. Die Schlagantriebseinrichtung, die sich ebenfalls in dem Hammergehäuse 10 befindet und die einen Steuerschieber aufweist, ist mit 12 bezeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkcit sind die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen dem Zylinder, in dem sich der Schlagkolben 11 befindet, und der Schlagantriebseinrichtung 12 fortgelassen. Der Hammer kann ir. konstruktiver Hinsicht beispielsweise so ausgebildet sein wie der Hammer nach j5 DE-AS 24 28 236, es können aber auch andere Hammertypen verwandt werden.

Die Stirnfläche 13 des Schlagkolbens 11, die aus dem Zylinderraum, in dessen Kammern wechselweise der Hydraulikdruck herrscht, hcrausragt, schlägt periodisch 4η auf das Einsteckende 14 des (nicht dargestellten) Rohrgestänges. An dem aus dem Hammergehäuse 10 herausragenden Teil 15 des Einsteckendes 14 ist die erste Stange des Bohrgestänges befestigt.

Das Einsteckende 14 isi drchfesi, aber längsverschiebbar in einer Hülse 16 untergebracht, die eine (nicht dargestellte) Außcnvcr/.ah/iung aufweist, in die ein Zahnrad eingreift. Dieses Zahnrad wird von dem Hydraulikmotor 17 angetrieben, so daß das Einsteckende 14, und mit ihm das Bohrgestänge, gedreht wird, so während der Schlagkolben M auf das Einsteckende schlägt

Zur Versorgung des Hydraulikmotors 17 und der Schlagantriebscinrichtung 12 ist eine Pumpe 18 vorgesehen, die Hydraulikflüssigkeit aus dem Sumpf 19 ansaugt und über das Steuerventil 20 an die mit dem Hydraulikmotor 17 verbundene Vorlauflcitung 21 abgibt. Die Hydraulikflüssigkeit verläßt den Hydraulikmotor durch Leitung 22 hindurch und gelangt zur Schlaganiricbscinrichlung 12. Von dort wird sie über eo das bei Normalbelrieb geöffnete erste Rückschlagventil 24, die Rücklaufleitung 25 und das Steuerventil 20 in den Sumpf Ozurückgelcitel.

Der Druck in der Vorlaufleilung 21 beträgt beispielsweise 200 bar, und der Druckabfall im Hydraulikmotor 17 beträgt 60 bar, so daß am Eingang der Schlagantriebseinrichtung 12 noch ein Druck vcn 140 bar zur Verfügt^ steht. Der Hydraulikmotor 17 und die Schlagantriebseinrichtung \2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel wahrend des Vorwärtsbetriebes in Reihe geschaltet,

Wenn es vorkommt, daß der Bohrmeißel, der sich an dem dem Hammergehäuse 10 abgewandten Ende des Bohrgestänges befindet, festsitzt, wird das Steuerventil 20 (Fig, I) nach links verschoben, so daß die Pumpe 18 nunmehr an die Rücklaufleitung 25 und die Vorlaufleitung 21 an den Sumpf 19 angeschlossen ist. Die Hydraulikflüssigkeit fließt also in Leitung 25 hinein und kann das erste Rückschlagventil 24, das in dieser Richtung gesperrt ist, nicht durchströmen. Die Reihenschaltung aus Druckantriebseinrichtung 12 und erstem Rückschlagventil 24 ist aber durch das zweite Rückschlagventil 26 überbrückt, das für die nun herrschende Rückwärtsrichtung geöffnet ist Die Hydraulikflüssigkeit fließt daher über Leitung 25 und das zweite Rückschlagventil 26 nach Leitung 22 un J gelangt so zum Hydraulikmotor 17, der in Rückwärtsrichtung gedreht wird. Leitung 21 dient nunmehr der Rückführung der Hydraulikflüssigkeit in d?;·. Sumpf.

Da bei dieser Betriebsweise die Schlagantriebseinrichtung 12 durch das zweite Rückschlagventil 26 praktisch kurzgeschlossen ist, setzt das Schlagwerk aus, während der Hydraulikmotor 17 das Bohrgestänge in Rückwärtsrichtung dreht.

Die bisher beschriebene Betriebsweise setzt voraus, daß bei Vorwärtsbetrieb die beiden in Reihe geschalteten Verbraucher 12, 17 gleiche Mengen an Hydraulikflüssigkeit pro Zeiteinheit benötigen. Wenn diese Voraussetzung nicht erfüllt ist und beispielsweise die Schlagantriebseinrichiung 12 eine größere Menge an Hydraulikflüssigkeit benötigt als der Hydraulikmotor 17, kann der Hydraulikmotor durch eine By-Pass-Leitung, die eine Drosselstelle 28 enthält überbrückt werden.

Das Steuerventil 20 befindet sich beispielsweise in räumlicher Nähe der Pumpe 18 und des Sumpfes 19. Es ist als Drei-Wege-Ventil ausgebildet und kann von Hand betätigt werden. Die (dargestellte) Arbeitsposition entspricht dem normalen Vorwärtsbetrieb des Hydraulikmotors 17 und dem Schlagbetrieb des Schlagwerkes. Wird das Ventil nach links verschoben, dann herrscht der oben beschriebene Rückwärtsbetrieb des Hydraulikmotors 17, während das Schlagwerk abgeschaltet ist. Wird das Steuerventil dagegen aus der Mittelposition nach rechts verschoben, dann ist der Drehschlaghammer außer Betrieb und die Pumpe 18 fördert drucklos in den Sumpf 19 zurück.

Man erkennt, daß die Vorlaufleitung 21 und die Rücklaufleitung 25 bei der Umschaltung des Steuerventils 20 von Normalbetrieb auf Rückwärtsbetrieb ihre Funktionen vertauschen. Außerdem ist zu ersehen, daß diese beiden Leitungen für den Anschluß des Drehschlaghammers ausreichen, so daß gegenüber den bisher benötigen vier Leitungen eine deutliche Ersparnis vorhanden ist.

Das Ausführungsbeispiel von F i g. 2 enthält sämtliche Komponenten des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 in derselben Schultung. Eine nochmalige Beschreibung dieses Schaltungsteils erübrigt sich daher. Zusätzlich ist die Verbindungsleitung zwischen der Schlagantriebseinrichtung 12 und dem ersten Rückschlagventil 24 an eine Leitung 29 angeschlossen, die ein drittes Rückschlagventil 30 enthält und mit der Vorlaufleitung 21 verbunden ist. Ddi Rückschlagventil 30 ist so geschaltet, daß es für den Druck der Vorlaufleitung 21 gesperrt und bei einem Druck in Gegenrichtung geöffnet ist.

Außerdem liegt in Leitung 29 eine Drosselstelle 31.

Bei Normalbetrieb des Drehschlaghammers ändert sich gegenüber dem ersten Ausfiihrungsbeispiel nichts, weil der Druck in der Vorlaufleilung 21 das dritte Rückschlagventil 30 nicht passieren kann. Bei Umschaltung des Steuerventils 20 nach (inks wird Leitung 25 mit der Pumpe 18 verbunden, so daß der volle Pumpendruck in Leitung 22 herrscht. Von hier flieOl ein Teil der Hydraulikflüssigkeit durch den Hydraulikmotor 17, um diesen in Rückwärtsrichtung anzutreiben, und von dort über Leitung 21 zum Sumpf 19 zurück. Ein anderer Teil der Hydraulikflüssigkeit fließt über die Schlagantriebseinrichtung 12, die Drosselstellc 31 und das für diese Ströniungsrichtung geöffnete dritte Rückschlagvenlil 30

zur Leitung 21, die über das Steuerventil 20 mit den Sumpf 19 verbunden ist. Das Schlagwerk wird also aucl· bei dieser Betriebsart mit Druck versorgt, so daß dei Schlagkolben Il Schläge ausfuhrt Infolge der Drossel stelle 31 in Leitung 29 erfolgen diese Schlage, je nacl Bauart des Hammers, nun aber mit geringerei Schlagstärke oder mit gleicher Schlagstärke, jedocl größerem zeitlichen Abstand der Schläge als bc Vorwärtsbetrieb des Hydraulikmotors 17.

Bei der zuletzt beschriebenen Betriebsart sind be dem Ausführungsbeispiel von Fig.2 der Hydraulikmo tor 17 und die Schlagantriebseinrichtung 12 paralle zueinander /wischen die Leitungen 22 und 21 geschaltet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche;

   ), Hydraulischer Drehschlaghammer für Gesteinsbohrmaschinen, mit einem Hammergebäuse, in dem ein Schlagkolben unter Steuerung durch eine hydraulische Schlagantriebseinrichtung hin- und herbeweglich ist, und mit einem an dem Hammergehäuse angebrachten Hydraulikmotor für den Drehantrieb eines Bohrgestänges, der mit der Schlagantriebseinrichtung hydraulisch in Reihe oder parallel geschaltet und mit dieser an eine gemeinsame Vorlaufleitung und eine gemeinsame Rücklaufleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vorlaufleitung (21) und die Rücklaufleitung (25) ein Umsteuerventil (20) für die Drehrichtungsumkehr der Hydraulikflüssigkeit geschaltet ist, und daß die Schlagantriebseinrichtung (12) mit einem in Vorwärtsdrehrichtung des Bohrgestänges durchlässigen Rückschlagventil (24) in Reihe geschaltet ist
2. 2. DreDschlaghammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus Schlagantriebseinrichtung (12) und Rückschlagventil (24) durch ein in Rückwärtsdrehrichiung des Bohrgestänges durchlässiges zweites Rückschlagventil (26) überbrückt ist.
3. 3. Drehschlaghammer nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (17) durch eine ein Drosselelement (28) enthaltende By-Pass-Leitung(27) überbrückt ist.
4. 4. Drehschlaghammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagantriebseinrichtung (12) über ein bei RückwämL-iuf des Hydraulikmotors (17) geöYfnctes drittes Rückschlagventil (30) mit der Rücklaufleitung (21) vcroundcn ist.
5. 5. Drehschlaghammcr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Rückschlagventil (30) mit einem Drosselclcmcnt(31)in Reihe liegt.