Verfahren und Maschine zum Bohren im Gestein und andern entsprechend harten Werkstoffen mittels drehendem Werkzeug. Bekanntlich können im Bergbau elektrisch oder pireumatiseh betriebene Maschinen für Bobren mittels drehendem Werkzeug mir zum Einsatz kommen, wenn es sieh um weiches oder mittelhartes Gestein handelt, wie Kohle, Kalisalze und Kalkstein.
Um mit der an sieh niinstiger als der Bohrhammer wirkenden Ma seliine mit. drehendem Bohrer auch in härte ren ( steinen arbeiten zu können, hat man versuelit, den Bohrer mit. einem erheblichen Druck von etwa 1400 bis 1600 kg unter Ver- -endung eines Pressluftdruekzylinders gegen (las Gestein zu drücken, wobei der Druekzylin- (ler in Verbindung mit einer doppelarmigen "pannsäule verwendet wurde.
Zwar konnte nran hierbei eine erheblich schnellere Bohr arbeit erzielen, aber die eingesparte Arbeits zeit. --in- wieder dadurch verloren, dass bei (lei, Herstellung eines jeden neuen Bohrloches der Druckzylinder und die Spannsäule umge stellt und die letztere neu verankert werden imrss, und diese Geräte weisen ein erhebliches Gewieht auf, so dass die Hantierung mit ihnen besehwerlieh ist.
7:s ist. auch schon v orgesehlagen worden, neben der Vorrichtung zum ständig wirkenden Anelruek des Bohrers gegen die Bohrsohle noeb eine einen zusätzlichen Bohrdruck bewir- keilde IIilfsvorrichtung zrr verwenden, die einen oszillierend auf den Bohrer wirkenden Druck ausübt. Diese Einrichtung konnte aber nicht wirksam werden, weil die Schlagzahl des Oszillators nicht hoch genug war.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Bohren im Gestein und andern entspre chen harten Werkstoffen mittels einer Bohr maschine mit drehendem Werkzeug und einer Hilfsvorrichtung zur Erzeugung eines oszillie rend auf die Bohrvorrichtung wirkenden Bohrdruckes, welcher erfindungsgemäss mit einer Schwingungszahl von über 2000 Schlä- gen/Min. ausgeübt wird.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung eine Maschine zur Ausführung. des genannten Ver fahrens, die einen unabhängig vom Motor zum Drehen des Werkzeuges mit einer Schwin gungszahl von über 2000 Sehlägen/Min. und einen Hub von 10 bis 20 mm arbeitenden Schlagmotor aufweist.
Die Zeichnung zeigt mehrere beispiels weise Ausführungsformen der Maschine nach der Erfindung, und zwar ist Fig. 1. ein Schnitt durch eine Gesteins- Bohrmaschine mit rotierendem Bohrer und mit angebautem Vibrator, der unmittelbar auf das Bohrgestänge arbeitet.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Maschine, jedoch mit anderer Ausführung des Bohrgestänges. Fzg. 3 ist eine weitere Ausführungsform, bei der der Vibrator auf das Gehäuse der Bohrmaschine einwirkt.
Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform mit einem zwischen Vibrator und Bohrma- sehine ein;efügten Schlagdämpfer zur indi rekten L\bertragung der Schläge des Vibrators auf das Bohrgestänge.
Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform, und Fig. 6 ist ein Schnitt in Richtung der Linie VI-VI in Fig. 5.
Bei allen Ausführungsformen ist. 1. das Gehäuse einer Bohrmaschine mit rotierendem Bohrer zum Bohren von Gestein und andern harten _N'erkstoffen, wie z. B. Kohle, Hart salz, in das in bekannter Weise der Rotor 2 eingebaut ist. Der Antrieb des Rotors zum Drehen des Bohrers erfolgt durch Pressluft. Der Rotor sitzt auf einer Welle 3, mit der er durch das Gewinde 1 verbunden ist, die Welle 3 läuft in Kugellagern 5, und zur Ein stellung eines leichten Laufes von der Welle 3 und dem Rotor 2 im Gehäuse dient eine ver stellbare Verschraubung 6, die in den Deckel des Gehäuses 1 eingeschraubt ist und in der jeweiligen Einstellage durch eine Stell schraube 7 festgestellt werden kann.
Die Welle ist in der Achsrichtung durchbohrt, und zwar ist die Bohrung in dem vordern Teil 8 zylin drisch, dagegen in dem hintern Teil 9 vier kantig. Sie dient zur Aufnahme des Bohrers 10, dessen Einsteckende ebenfalls mit. einem zylindrischen und einem vierkantigen hintern Teil versehen ist. Das Einsteckende ist in axialer Richtung in der Bohrung der Welle 3 leicht beweglich, sitzt aber passend in dem Vierkant, so dass der Bohrer bei der Drehung des Rotors ohne Spiel mitgenommen wird. Soweit ist die Einrichtung bekannt.
Gemäss Fig. 1 ist nun am hintern Ende des Bohrmaschinengehäuses ein Vibrator 7.1 angebracht, dessen Kolben 12 unabliäxi-ig von dem Antrieb des Rotors durch Pressluft be wegt wird.
Ein in die Pressluftzuleitung ein gefügtes Kugelventil 13 bewirkt in bekannter Weise eine Vorwärts- und Rüekwä.i@tsstetterttixg des Kolbens in sehr rascher Folge, indem es sieh am jeweiligen Hubende infolge der in diesem Zeitpunkt erfolgenden Drnekeixtla- stung durch Abströmen der Drueli:luft aus dem beaufschlagten Zylinderraum durch die dann geöffneten Ausströmöffnungen umschal- tet. Der Kolben führt über 2000 Schläge/lAlin. aus.
Der zierkantige Endteil des Einsteck endes des Bohrers ragt in den IIiibraum des Vibrators hinein. Die Kompressionsräume des Hubraumes vor und hinter dem Kolben sind so bemessen, dass bei jeder Hubbewegung der Kolben. auf das ihm zugekehrte Ende des Bohrersehaftes eine starke Schlagwirkung ausübt, wodurch der Bohrer oszillierend gegen das Gestein drückt wird. Zur Dämpfung der Schläge ist der Kolben mit einer Einlage 12u aus Gummi oder einem sonstigen federn den Werkstoff versehen.
Die Arbeitsweise mit der beschriebenen 1lasehine ist demnach so, dass während der Drehiin- des Bohrers durch den Rotor der Bohrmaschine der Bohrer in bekannter Weise gegen die Bohrsohle gedrückt wird; dieser ständig ausgeübte Druck kann aber geringer sein als bei dem bisher ausgeübten Bohrver fahren und bekannten Bohrinascliinen mit dre hendem Werkzeug. Es genügt gewöhnlich ein Druck von etwa 30 bis 10 kg, während bisher ein Bohrdruck von etwa 1200 bis<B>1600</B> kg ausgeübt werden musste, so dass entsprechende Wideilager erforderlich waren, um den Gegen druck aufzunehmen.
Der Bohrer erhält nun durch den über 2000 Schläge pro Minute aus führenden Kolben des Vibrators einen zu sätzlichen Druck gegen die Bohrlochsohle. Der Ilub des Kolbens des Vibrators braucht nur gering zii sein; er beträgt etwa 10 bis 20 mm. Infolge der hohen Schlagzahl bei relativ geringem Hub ist eine Vibration des Bohrers kaum festzustellen, da ihn keine har ten oder scharfen Schläge treffen.
Durch die Anwendung der dämpfenden Einlage 12a kann die Sehla-wirkung des Vibrators auf den Bohrer soweit abgeschwächt werden, dass annähernd die Wirkung eines ruhigen stati schen Druckes erzielt wird.
Die Ausführung in Fig. 2 unterscheidet sieh von der in Fig. 1 lediglich dadurch, dass der Kolben 12 des Vibrators einen Schlag bolzen 11 aufweist, mit dem er in die Vier- ka,ntbohrung der Welle 3 einfasst. Der Kolben erhält dadurch bei seinen oszillierenden Be wegungen eine bessere Führung und das Ein- steckende des Bohrers wird entsprechend kürzer.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wirkt der Vibrator nicht wie bei den beiden ersten Ausführungsformen unmittelbar auf (las hinsteckende des Bohrers, sondern auf (las Gehäuse der Bohrmaschine ein.
Hier führt sieh der Kolben 12 des Vibrators auf einem Bolzen 15, der in dem Vibratorgehäuse ange ordnet ist, und der Kolben ist an seinem dem Gehäuse zugekehrten Schlagende mit. einem naeligiebigen Polster 16 versehen, mit dem er gegen die Ansehlagfläche 17 des Vibrator- riehäuseswirkt, das mit dieser Wand am Bohr- niaschinengehäuse anliegt, so dass die Vibra- tionssehlä.ge des Kolbens auf das Gehäuse der Bohrmaschine wirken,
das diese auf den Boh rer überträgt.
Schliesslich ist in Fig. 4 eine Ausführungs form gezeigt, bei der zwischen Bohrmaschi- nengehä.use und Vibrator ein besonderer S'elilagdämpfer eingefügt ist. Hier führt. sich der Kolben 12 des Vibrators in dem Gehäuse 11 mittels zweier an seinen beiden wirksamen Fläelien angebrachter Zapfen 23 und 24. Der Sehla-dämpfer 18 besitzt zwei Dämpfungs- kolben 19 und 20, die durch als Polster aus gebildete Zwisehenlagen 21, 22, z. B.
Hart gummi- oder Bunastücke - es könnten auch Federn sein -, miteinander verbunden sind. Ein Zapfen des Kolbens 19 liegt dem Zapfen '14 des Vibratorkolbens gegenüber, so dass der Kolben 19 durch den Vibrator gleichgerichtete Seliläge erhält. Diese Schläge werden durch die Zwisehenlagen 21, \?2, entsprechend ge dämpft, auf den Kolben 20 übertragen, der sie wiederum in der schon vorher beschriebe nen Weise mittels eines Zapfens auf das Ein steckende 9 des Bohrers 10 weiterleitet.
Lm schärfere Schlagspitzen zu vermeiden, sind die Zwisehenlagen verschieden lang aus geführt.. Da. die kürzeren Zwischenlagen 22 den Sehlag rascher weiterleiten als die län geren Zwisehenlagen 21, werden die einzelnen Schläge des Vibratorkolbens in zwei hinter einander erfolgenden Stufen gedämpft und je zwei aufeinanderfolgende Schlagwirkungen auf den Bohrer ausgeübt.
Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Bohrmaschine mit drehendem Werkzeug und Vibrator treibt die Antriebsvorrichtung 1, die aus einem Motor mit Zahnradvorgelege besteht, die Bohrstange über ein in ein seit lich der Vorrichtung angeordnetes Gehäuse 25 eingebautes Ritzel 26 an, welches mit, einer sechskantigen Durchbohrung 27 versehen ist. Durch diese Bohrung fasst der gleichfalls sechskantig ausgebildete Bohrstahl 10, er kann sich in dem Ritzel in .der Achsrichtung frei bewegen und erhält durch das Ritzel die Drehbewegung.
Der mittels Druckluft betrie bene Vibrator 11 ist am hintern Ende der Bohrstange angeordnet.
Zur besseren Führung liegen die Bohr stange und die mit ihr verbundenen Teile innerhalb eines [J-Eisens 28. Vor dem Vibra- tor ist auf dem hintern Ende der Bohrstange in an sich bekannter Weise ein Spülkopf 29 aufgesetzt, der einen Wasser- oder Luftstrom in die Bohrstange einführt. Dieser tritt am vordern Teil des Bohrers 30 aus und bewirkt die beschleunigte Beseitigung des Bohrmehles.
Man kann insbesondere bei Maschinen mit elektrischem Antrieb für das Drehen des Bohrers den Vibrator mit mittels Druckluft betätigtem Kolben 12 durch einen elektrisch betriebenen, mit einem abwechselnd erregten und aberregten Magneten ersetzen, ähnlich wie es bei elektrisch betriebenen Hämmern geschieht.