CH338419A - Rotary percussion drilling method and rotary percussion drill for rock and other correspondingly hard materials - Google Patents

Rotary percussion drilling method and rotary percussion drill for rock and other correspondingly hard materials

Info

Publication number
CH338419A
CH338419A CH338419DA CH338419A CH 338419 A CH338419 A CH 338419A CH 338419D A CH338419D A CH 338419DA CH 338419 A CH338419 A CH 338419A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
drill
sep
rock
speed
rotary percussion
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Meutsch Adolf
Original Assignee
Meutsch Adolf
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meutsch Adolf filed Critical Meutsch Adolf
Publication of CH338419A publication Critical patent/CH338419A/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B6/00Drives for drilling with combined rotary and percussive action

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

  

      Drehschlagbohrverfahren    und Drehschlagbohrmaschine für Gestein  und andere entsprechend harte     Stoffe       Bei bergbaulichen Arbeiten, insbesondere bei der  Herstellung von Sprenglöchern, erfolgt das Bohren  entweder mittels eines Drehbohrers, der ständig um  läuft und durch einen, insbesondere bei hartem Ge  stein ausserordentlich erheblichen     Anpressungs-          druck    gegen die Bohrsohle gepresst wird, oder durch  das     Schlagbohrverfahren,    bei dem der Bohrer durch  in kurzen Abständen erfolgende Stösse gegen die Bohr  sohle geschlagen wird und nach jedem Schlag das  Umsetzen des Bohrers erfolgt.

   Es ist auch schon eine  Vereinigung dieser beiden Bohrverfahren bekannt,  wobei nach dem     Schlagbohrverfahren    ein Einkerben  der Bohrsohle erfolgt und nach dem Drehbor  verfahren das zwischen aufeinanderfolgend geschla  genen Einkerbungen vorhandene Gestein gleichzeitig  abgebohrt wird.  



  Das letzterwähnte Verfahren bietet zwar die  meisten Vorteile; es ist aber, trotzdem es seit langem  bekannt ist, praktisch kaum zur Anwendung gelangt.  Ein Grund dafür lag darin, dass bei den mit diesem  Verfahren angestellten Versuchen Schlagbohrhämmer  verwendet wurden, deren Schlagzahl die übliche  Grösse bis zu 1800, jedenfalls unter 2000     Schlägen,     in der Minute hatte. Es musste hier für die Dreh  bohrarbeit zusätzlich zu der Schlagarbeit ein sehr  erheblicher Andruck des Bohrers gegen das Gestein  vorgenommen werden, der vielfach so hoch war, dass  die Bohrstange sich durchbog und nicht imstande  war, den hohen Druck auf die Bohrsohle zu über  tragen.  



  Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist ein Bohr  verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Schlag  zahl des Schlaghammers auf über 2000     Schläge/min     erhöht ist. Hierdurch wird zwar eine sehr erhebliche  Verbesserung des Verfahrens erzielt, und es lassen    sich erheblich grössere Bohrleistungen herausholen,  als bei den früher verwendeten niedrigeren Schlag  zahlen, trotzdem hat dieses Verfahren nicht zu einem  voll befriedigenden Ergebnis     geführt.     



  Neuere Forschungsarbeiten auf diesem Gebiete  und insbesondere eine genaue Untersuchung der Art  der Abnutzung der Bohrer haben ergeben, dass  durch die Schlagarbeit an den     Schneidkanten    eine  unebene, kraterartige Oberfläche erzeugt wurde,  während die Dreharbeit eine die     Schneidkanten    ab  plattende, also stark abstumpfende Wirkung aus  übte.  



  Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung wirf  bei     einer    Wucht des Hammers von 0,8 bis 1,8     mkg     pro cm     Bohrerschneidkante    das Verhältnis der Dreh  zahl des Bohrers zu seiner Schlagzahl so eingestellt,  dass eine der Materialhärte entsprechende Kerbfolge  erhalten wird, die bei weicherem Material etwa 6 bis  9 mm, bei     mittelhartem    Material etwa 3-6     mm    und  bei härterem Material etwa 1-3 mm, gemessen am  Umfang des Bohrloches, beträgt.  



  Die Drehschlagbohrmaschine nach der Erfindung  zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens  ist so eingerichtet, dass sie ein Übersetzungsgetriebe  zur Veränderung der Drehzahl des Bohrers aufweist.  



  Die Wucht eines mit einem Druckmittel be  triebenen Schlagmotors kann durch     Änderung    des  Druckes der Druckmittel entsprechend geändert  werden. Achtet man darauf, dass die Wucht des.  Bohrers das Mass von 0,8-1,8     mkg    pro cm Schneid  kantenlänge entsprechend der Härte des zu bear  beitenden Gesteins erreicht, so kann ein verhältnis  mässig geringer Andruck des Bohrers notwendig  sein, der nur einen Bruchteil des sonst üblichen      Bohrdruckes beträgt und     keinesfalls    mehr bis zu  0 kg und darüber. Bei Bohrern mit     grösseren,     Durchmessern, beispielsweise von 60 bis 80 mm,  kann der Andruck bei etwa 600 bis 700 kg liegen,  während bei     Kleinkaliberbohrern    von z.

   B. etwa  30 mm 0, die als Einfachmeissel eine     Schneidkanten-          länge    von     etwa    26 bis 28 mm besitzen können, der  erforderliche Andruck unter 100 kg liegen kann, so  dass es     möglich    ist, Bohrarbeiten mit solchen Bohrern  unmittelbar von Hand mit einem der gebräuch  lichen Bohrknechte auszuführen, ohne dass hierfür  verspannte Bohrsäulen oder Bohrungen notwendig  werden.  



  Die Zeichnung zeigt in     Fig.    1 und 2 zwei ver  schiedene Drehschlagbohrmaschinen zur     Ausführung     des Bohrverfahrens nach der Erfindung, und zwar  ist       Fig.    1 ein Schnitt durch eine Gesteinsbohr  maschine mit dem Drehantrieb für den Bohrer und  mit angebautem Schlagmotor, dessen Hammer un  mittelbar auf das Bohrgestänge arbeitet.  



       Fig.    2     zeigt        ein        Ausführungsbeispiel        der     nach der Erfindung, die ge  genüber     Fig.    1 eine andere Ausführung des Bohr  gestänges und des Drehantriebes     aufweist.     



       Fig.    3 ist eine graphische Darstellung der für  verschieden harte Gesteinsarten erforderlichen Um  drehungszahlen des Bohrers bei einer bestimmten  Schlagzahl und bei verschiedenen     Bohrerdurchmes-          sern.     



       Fig.    4 ist eine schematische Darstellung -der  Kerbdichte bei verschieden harten Gesteinsarten.  Bei beiden Ausführungen     Fig.    1 und 2 ist 1 das  Gehäuse     einer    Bohrmaschine mit gleichzeitig rotie  rendem und schlagendem Bohrer, in das in bekann  ter Weise der Rotor 2 eingebaut ist. Der Antrieb des  Rotors zum Drehen des Bohrers erfolgt durch Druck  luft oder Druckflüssigkeit. Der Rotor sitzt gemäss       Fig.    1 auf einer Welle 3, mit der er durch das Ge  winde 4 verbunden ist.

   Die Welle 3 läuft in Kugel  lagern 5, und zur Erzielung eines leichten Laufes  von Welle 3 und Rotor 2 im Gehäuse dient eine ver  stellbare Verschraubung 6, die in den Deckel am  vordern Ende des Gehäuses 1 eingeschraubt ist und  in der     jeweiligen    Einstellage durch eine Stellschraube  7 festgestellt werden kann. Die Welle 3 ist in der  Achsrichtung durchbohrt, und zwar ist die Bohrung  in dem vordern Teil 8 der Welle     zylindrisch,    dagegen  in dem hintern Teil 9 vierkantig. Sie dient zur Auf  nahme der Bohrstange 10 mit dem nicht gezeich  neten Bohrer, deren Einsteckende ebenfalls mit  einem zylindrischen und einem vierkantigen     Teil    ver  sehen ist.

   Das Einsteckende ist in axialer     Richtung,     in der Wellenbohrung leicht beweglich, sitzt aber  passend in dem Vierkant, so dass der Bohrer bei der  Drehung -des Rotors ohne Spiel mitgenommen wird.  



  Gemäss     Fig.    1 ist am hintern Ende des Bohr  maschinengehäuses 1 ein Schlagmotor 11 angebracht,  dessen als     Schlaghammer        wirkender    Kolben 12  unabhängig von dem Antrieb des Rotors durch    Druckflüssigkeit oder Pressluft bewegt wird. Ein in  die     Druckmittelzuleitung    eingefügtes Ventil 13  dient zur Vorwärts- und     Rückwärtssteuerung    des  Kolbens in sehr rascher Folge. Das Einsteckende  der Bohrstange ragt in den Hubraum des     Schla-          hammers    hinein.

   Der Hubraum ist vor und hinter  dem Kolben so bemessen, dass bei jeder Hubbewe  gung der Kolben auf das freie Ende der Bohrstange  eine starke Schlagwirkung ausübt und dadurch den  Bohrer gegen das Gestein drückt. Zur Dämpfung  der Schläge ist der Kolben mit einer Einlage     12a    aus  Gummi oder einem sonstigen federnden Werkstoff  versehen.  



  Die Zuführung der Druckluft oder der Druck  flüssigkeit zu dem Drehmotor 2     erfolgt    durch den  Stutzen 30, in den zur Regelung des Druckmittel  druckes- zur Einstellung der Drehzahl des Rotors ein  Drosselventil 31 eingebaut ist, während die Zu  führung der Druckflüssigkeit oder der Druckluft zu  dem Schlagmotor durch einen Stutzen 32 vorgenom  men wird, der ebenfalls mit einem Drosselventil 33  versehen ist, um durch Änderung des     Druckes    des  in den Schlagmotor gelangten Druckmittels die  Wucht des Hammers der jeweiligen Gesteinshärte  anpassen zu können.  



  Die Arbeitsweise ist demnach so, dass während  der Drehung des Bohrers durch den Rotor des  Drehantriebes der Bohrmaschine der Bohrer zu  sätzlich durch den mindestens 2000 bis etwa 6000,  am besten 3000 Schläge pro Minute ausführenden  Kolben des Schlaghammers ständig gegen die Bohr  lochsohle gedrückt wird.  



  Die Ausführung nach     Fig.    2 unterscheidet sich  von der in     Fig.    1 dadurch, dass der Kolben 12 des  Schlagmotors einen Schlagbolzen 14 aufweist, mit  dem er in die Bohrung der     Rotorwelle        einfasst.    Der  Kolben erhält dadurch bei seinen vibrierenden Be  wegungen eine bessere Führung und das Einsteck  ende der Bohrstange wird entsprechend kürzer.  



  Nach     Fig.    2 wirkt der Rotor 2 des Drehmotors  auf eine Hohlwelle 34, die an ihrem     obern    Ende  einen Zahnkranz 35 trägt. Letzterer kämmt mit  einem Zahnrad 36, auf dessen Welle 37 ein weiteres  Zahnrad 38 sitzt. Dieses ist wiederum mit einem  Zahnrad 39 in Eingriff. Das Zahnrad 39 sitzt auf  einer Hülse 40, die in der Welle 34 drehbar ist  und entsprechend der Welle 3 in     Fig.    1 mit der  Bohrstange 10 in Verbindung steht. Die Zahnräder  sind auswechselbar, so dass die Übersetzung von dem  Rotor 2 auf die Bohrstange verschieden eingerich  tet werden kann.  



  Die Folge der durch den Bohrer an der Boh  rungssohle erzeugten Kerben, das heisst die     Kerb-          dichte,    ergibt sich aus folgender Formel:  
EMI0002.0048     
    wobei       Kd    die Kerbfolge oder Kerbdichte am Umfang  des Bohrloches ist,      S die Schlagzahl des Hammers des Schlagmotors,  D der     Bohrerdurchmesser    und  n die Drehzahl des Rotors und Bohrers  oder  
EMI0003.0002     
    Bohrt man beispielsweise ein mittelhartes Gestein  mit einer     Härte    von 45 bis 95 nach     Shore,    so würde  die bei einer Schlagzahl von 3000 sich ergebende  Umdrehungszahl des Bohrers  
EMI0003.0005     
    unter der Annahme,

   dass der     Bohrerdurchmesser     L' = 40 mm und die für das erwähnte Gestein  zweckmässigste Kerbfolge     Kd    = 4 mm beträgt.  



  Bei weicherem Gestein mit     Shore-Härten    von 20  bis 45 wäre je nach der Härte in die obige Formel  für     Kd    anstatt 4 mm, 6 bis 9 mm einzusetzen, und  bei härterem Gestein mit     Shore-Härten    von 95 bis  120, 1 bis 3 mm.  



  Aus der     Fig.    3 kann man graphisch bei einer  bestimmten Schlagzahl, nämlich bei einer Schlag  zahl von     3000/min    für weichere, mittelharte und    härtere Gesteine<I>a, b</I> und c die erforderliche Um  drehungszahl des Bohrers ermitteln.

   Das     Diagramm     zeigt als Ordinate die Gesteinshärten nach     Shore     und die dementsprechenden nach den gemachten  Versuchen erforderlichen Kerbfolgen in mm und  auf einer ersten Abszisse die dazugehörigen Dreh  zahlen des Bohrers bei mit den verschiedenen  Kurven angegebenen     Bohrerdurchmessern.    Darunter  ist je auf einer weiteren Abszisse noch anstelle der  Drehzahl der Drehungswinkel des Bohrers von  Kerbschlag     zu    Kerbschlag angegeben, darunter die  Schlagzahl des Bohrers pro Umdrehung bei 3000  Schlägen/min und     schliesslich    die Drehzahl des  Bohrers bei 6000 Schlägen/min.  



  Ein zweiter zu berücksichtigender Punkt ist,  dass die Wucht des Hammers bzw. des Bohrers aus  reichend ist, um die erforderliche Einkerbung im  Gestein vorzunehmen. Versuche haben ergeben,  dass eine Wucht von etwa 0,8-1,8     mkg/cm          Schneidkantenlänge    je nach der Härte des Gesteins  notwendig ist, um das gewünschte Resultat zu er  zielen.  



       Durchgeführte    Versuche haben bei einer Schlag  zahl des Bohrers von     3000/min    folgende Ergeb  nisse gezeigt:  
EMI0003.0022     
  
    Bohrer <SEP> Drehzahl <SEP> des <SEP> Bohrers <SEP> Schlagzahl <SEP> Kerbabstand <SEP> Verschleissbreite <SEP> Bohrleistung
<tb>  o <SEP> mm <SEP> (an <SEP> der <SEP> Bohrstange <SEP> gemessen) <SEP> je <SEP> Umdrehung <SEP> am <SEP> Bohrlochumfang <SEP> am <SEP> Bohrerumfang <SEP> cm/min.
<tb>  40 <SEP> 560/min <SEP> 5,3 <SEP> 23,6 <SEP> mm <SEP> 5,3 <SEP> mm <SEP> 97,0
<tb>  40 <SEP> 420/min <SEP> 7,1 <SEP> 17,6 <SEP> mm <SEP> 4,0 <SEP> mm <SEP> 99,0
<tb>  40 <SEP> 245/min <SEP> 12,3 <SEP> 10,2 <SEP> mm <SEP> 2,3 <SEP> mm <SEP> 99,0
<tb>  40 <SEP> 210/min <SEP> 14,3 <SEP> 8,8 <SEP> mm <SEP> 2,0 <SEP> mm <SEP> 110,6
<tb>  40 <SEP> 150/min <SEP> 20,0 <SEP> 6,3 <SEP> mm <SEP> 1,

  3 <SEP> mm <SEP> 120,0       Die Tabelle zeigt, dass mit der Verringerung der  Drehzahl, das heisst mit der Annäherung der     Kerb-          folge    an die oben angegebenen Bestzahlen, die Ver  schleissbreite am Umfang des Bohrers     abnimmt    und  vor allen Dingen die Bohrleistung ganz erheblich  zunimmt.  



  Es ist also ersichtlich, dass trotz Verringerung  der Drehzahl des Bohrers sich die Bohrleistung  vergrössert. Das gilt natürlich nur bei einer Ver  minderung der Drehzahl bis zu einem gewissen  Grade, nämlich bis dahin, bei dem die oben ange  gebene günstige Kerbfolge erreicht ist. Würde man  die Umdrehungszahl noch weiter verringern, dann  würde die Leistung wieder entsprechend sinken.  



  Zur Durchführung dieses     geschilderten    Bohr  verfahrens verwendet man deshalb Bohrmaschinen,  bei denen bei der erforderlichen Wucht das Ver  hältnis von Drehzahl des Bohrers zu seiner Schlag  zahl einstellbar ist, so dass sich eine     regelmässige     Kerbfolge ergibt, deren Kerbdichte der Härte des  zu bearbeitenden Gesteins entspricht, das heisst bei  einer bestimmten Schlagzahl muss die Maschine dem  Bohrer eine solche Umdrehungszahl erteilen, dass die  durch die Versuche bestimmte günstigste, für das    betreffende Gestein kritische Kerbfolge oder     Kerb-          dichte    erzielt wird.  



  Natürlich braucht man sich nicht auf Einteilung  der Materialien in drei Härtegruppen, also auf  weichere,     mittelharte    und härtere Gesteine und  Stoffe zu beschränken, sondern man kann die     Mate-          rialhärten    auch in mehr oder in weniger als drei  Gruppen einteilen.  



  Die Einstellung der Bohrmaschine bezüglich der       Bohrerdrehzahl    kann bei beiden gezeichneten, mit  Druckmittel-, z. B.     Pressluftdrehantrieb    des Bohrers  versehenen Maschinen erfolgen, indem man den  Druck des zugeführten     Druckmittels    durch das  Drosselventil 31 entsprechend drosselt; die Ein  stellung bei der Maschine gemäss     Fig.    2 ist auch  durch das     Übersetzungsgetriebe    möglich. Es kann  auch umgekehrt, ausgehend von einer     bestimmten     Umdrehungszahl oder Umfangsgeschwindigkeit des  Bohrers, die Schlagzahl entsprechend eingestellt wer  den, z.

   B. durch     Änderung    des Druckes des Antriebs  mittels durch Einstellung des Drosselventils 33 in       Fig.    1 bzw. 2.  



  Auf alle Fälle soll die Schlagzahl des Schlag  motors 2000 bis 6000 Schläge betragen. Bei einer      Schlagzahl von z. B. 3000 soll die Drehzahl unter  220 liegen und bei einer Schlagzahl von etwa 6000  unter 440. Aus diesen Angaben lassen sich die  höchsten     Drehzahlen    bei     dazwischen-,    darunter- oder       darüberliegenden    Schlagzahlen leicht interpolieren.  



  Wenn eine     Änderung    der Drehzahl des Dreh  antriebmotors zwecks Anpassung an verschiedene  Gesteinshärten in sehr     erheblichem    Masse notwendig  ist, kann man auch mehrere     Drehantriebsmotoren     mit verschiedener Normaldrehzahl für wahlweise zur  Arbeit zu verwendende Bohrmaschinen vorsehen, um  nicht eine zu starke Drosselung der     Antriebsdruck-          luft    und damit eine zu erhebliche Verminderung des  jeweiligen Drehmomentes zu erhalten.  



       Fig.    4 zeigt noch die Anordnung der am Bohr  lochgrund zu erzeugenden Kerben bei den drei vor  erwähnten     Gesteinshärtegruppen.    Der Kreis stellt  die Bohrsohle dar. Die radialen Striche sind die  Stellen, an denen die Schneide des rotierenden  Bohrers beim Schlagen     auftrifft.    a ist der Abstand  dieser Kerben am Umfang bei weicherem Gestein,  b bei mittelhartem Gestein und c bei härterem  Gestein. Es ist ersichtlich, dass die Kerbdichte bei  den verschiedenen Gesteinsarten verschieden ist.



      Rotary percussion drilling method and rotary percussion drilling machine for rock and other correspondingly hard materials In mining work, especially when making blast holes, drilling is carried out either using a rotary drill that rotates constantly and by applying extremely considerable pressure against the bottom of the drill hole, especially with hard rock is pressed, or by the percussion drilling method, in which the drill is struck against the drill bottom by shocks occurring at short intervals and the drill is moved after each stroke.

   A combination of these two drilling methods is already known, with the hammer drilling method notching the drill bottom and after the rotary borehole proceeding the rock present between successive notches is drilled off at the same time.



  The last-mentioned method offers the most advantages; although it has been known for a long time, it has hardly been used in practice. One reason for this was that in the experiments carried out with this method, hammer drills were used whose number of strokes was the usual size of up to 1,800, at least less than 2,000 impacts per minute. For the rotary drilling work, in addition to the percussion work, the drill bit had to be pressed against the rock, which was often so high that the drill rod sagged and was unable to transfer the high pressure to the bottom of the drill hole.



  To remedy this disadvantage, a drilling method has been proposed in which the number of blows of the hammer is increased to over 2000 blows / min. Although this achieves a very considerable improvement in the method, and significantly greater drilling capacities can be obtained than with the lower impact rates used earlier, this method has not yet led to a fully satisfactory result.



  More recent research work in this area and, in particular, a detailed investigation of the type of wear on the drills have shown that the impact work on the cutting edges produced an uneven, crater-like surface, while the turning work flattened the cutting edges, i.e. had a strong blunting effect.



  According to the method according to the invention, at a force of the hammer of 0.8 to 1.8 mkg per cm drill cutting edge, the ratio of the speed of the drill to its number of blows is set so that a notch sequence corresponding to the material hardness is obtained, which is the case with softer material about 6 to 9 mm, with medium-hard material about 3-6 mm and with harder material about 1-3 mm, measured at the circumference of the drill hole.



  The rotary percussion drill according to the invention for carrying out the method according to the invention is set up in such a way that it has a transmission gear for changing the speed of the drill.



  The force of an impact motor operated with a pressure medium can be changed accordingly by changing the pressure of the pressure medium. If you make sure that the force of the drill reaches the level of 0.8-1.8 mkg per cm of cutting edge length according to the hardness of the stone to be worked on, a relatively low pressure of the drill may be necessary, which is only one Fraction of the otherwise usual drilling pressure and in no case more up to 0 kg and above. In the case of drills with larger diameters, for example from 60 to 80 mm, the pressure can be around 600 to 700 kg, while in small-bore drills of z.

   B. about 30 mm 0, which as a single chisel can have a cutting edge length of about 26 to 28 mm, the required pressure can be less than 100 kg, so that it is possible to drill with such drills directly by hand with one of the common union Execute drills without the need for tensioned drilling columns or bores.



  The drawing shows in Fig. 1 and 2 two different rotary percussion drills ver for performing the drilling method according to the invention, namely Fig. 1 is a section through a rock drilling machine with the rotary drive for the drill and with attached percussion motor, the hammer un indirectly on the Drill rod works.



       Fig. 2 shows an embodiment of the invention, the GE compared to Fig. 1 has a different embodiment of the drilling rod and the rotary drive.



       3 is a graphic representation of the number of revolutions of the drill required for different types of rock at a certain number of blows and with different drill diameters.



       Fig. 4 is a schematic representation of the notch density for different types of rock. In both versions Fig. 1 and 2, 1 is the housing of a drill with simultaneously rotating and beating drill, in which the rotor 2 is installed in a well-known manner. The drive of the rotor for turning the drill is done by compressed air or hydraulic fluid. The rotor sits as shown in FIG. 1 on a shaft 3, with which it is connected by the thread 4 Ge.

   The shaft 3 runs in ball bearings 5, and to achieve smooth running of the shaft 3 and rotor 2 in the housing is a ver adjustable screw connection 6, which is screwed into the cover at the front end of the housing 1 and in the respective setting by an adjusting screw 7 can be determined. The shaft 3 is pierced in the axial direction, namely the bore in the front part 8 of the shaft is cylindrical, but in the rear part 9 is square. It is used to take on the drill rod 10 with the not gezeich designated drill, the spigot end is also seen with a cylindrical and a square part ver.

   The spigot end is easy to move in the axial direction in the shaft bore, but fits snugly in the square so that the drill is carried along without play when the rotor rotates.



  According to Fig. 1, an impact motor 11 is attached to the rear end of the drilling machine housing 1, the piston 12 acting as a hammer is moved independently of the drive of the rotor by hydraulic fluid or compressed air. A valve 13 inserted into the pressure medium supply line is used to control the piston forwards and backwards in very rapid succession. The insertion end of the drill rod protrudes into the displacement of the hammer.

   The displacement is dimensioned in front of and behind the piston in such a way that with each stroke movement the piston exerts a strong impact on the free end of the drill rod and thereby presses the drill against the rock. To dampen the impacts, the piston is provided with an insert 12a made of rubber or some other resilient material.



  The supply of compressed air or the pressure fluid to the rotary motor 2 takes place through the connector 30, in which a throttle valve 31 is installed to regulate the pressure medium to adjust the speed of the rotor, while the supply of the pressure fluid or compressed air to the impact motor is vorgenom men through a nozzle 32, which is also provided with a throttle valve 33 in order to adapt the force of the hammer to the respective rock hardness by changing the pressure of the pressure medium that has entered the impact motor.



  The mode of operation is therefore such that during the rotation of the drill by the rotor of the rotary drive of the drill, the drill is additionally pressed against the bottom of the hole by the piston of the hammer, which performs at least 2000 to about 6000, preferably 3000 blows per minute.



  The embodiment according to FIG. 2 differs from that in FIG. 1 in that the piston 12 of the impact motor has a striking pin 14 with which it engages in the bore of the rotor shaft. As a result, the piston receives better guidance during its vibrating movements and the insertion end of the drill rod is correspondingly shorter.



  According to FIG. 2, the rotor 2 of the rotary motor acts on a hollow shaft 34 which has a toothed ring 35 at its upper end. The latter meshes with a gear 36, on whose shaft 37 another gear 38 is seated. This in turn meshes with a gear 39. The toothed wheel 39 is seated on a sleeve 40 which is rotatable in the shaft 34 and is connected to the drill rod 10 in accordance with the shaft 3 in FIG. The gears are interchangeable, so that the translation of the rotor 2 on the boring bar can be set up differently.



  The sequence of notches created by the drill on the bottom of the hole, i.e. the notch density, results from the following formula:
EMI0002.0048
    where Kd is the notch sequence or notch density on the circumference of the borehole, S is the number of blows of the hammer of the impact motor, D is the drill diameter and n is the speed of the rotor and drill or
EMI0003.0002
    For example, if you drill a medium-hard rock with a hardness of 45 to 95 according to Shore, the number of revolutions of the drill resulting from a stroke rate of 3000 would be
EMI0003.0005
    under the assumption,

   that the drill diameter L '= 40 mm and the most suitable notch sequence for the rock mentioned is Kd = 4 mm.



  In the case of softer rock with Shore hardnesses of 20 to 45, depending on the hardness in the above formula for Kd instead of 4 mm, 6 to 9 mm should be used, and for harder rock with Shore hardnesses of 95 to 120, 1 to 3 mm.



  From Fig. 3 you can graphically at a certain number of blows, namely at a number of blows of 3000 / min for softer, medium-hard and harder rocks <I> a, b </I> and c determine the required speed of the drill.

   The diagram shows as the ordinate the rock hardness according to Shore and the corresponding notch sequences required after the tests made in mm and on a first abscissa the associated speeds of the drill with the drill diameters indicated with the various curves. Below that, instead of the speed of rotation, the angle of rotation of the drill from notch to notch is indicated on a further abscissa, including the number of strokes of the drill per revolution at 3000 impacts / min and finally the speed of the drill at 6000 impacts / min.



  A second point to consider is that the force of the hammer or drill is sufficient to make the necessary notch in the rock. Tests have shown that a force of about 0.8-1.8 mkg / cm cutting edge length is necessary, depending on the hardness of the rock, in order to achieve the desired result.



       Tests carried out with a drill stroke rate of 3000 rpm have shown the following results:
EMI0003.0022
  
    Drill <SEP> speed <SEP> of the <SEP> drill <SEP> number of strokes <SEP> notch spacing <SEP> wear width <SEP> drilling capacity
<tb> o <SEP> mm <SEP> (measured on <SEP> of the <SEP> drill rod <SEP>) <SEP> per <SEP> rotation <SEP> on the <SEP> drill hole circumference <SEP> on the <SEP> drill circumference <SEP> cm / min.
<tb> 40 <SEP> 560 / min <SEP> 5.3 <SEP> 23.6 <SEP> mm <SEP> 5.3 <SEP> mm <SEP> 97.0
<tb> 40 <SEP> 420 / min <SEP> 7.1 <SEP> 17.6 <SEP> mm <SEP> 4.0 <SEP> mm <SEP> 99.0
<tb> 40 <SEP> 245 / min <SEP> 12.3 <SEP> 10.2 <SEP> mm <SEP> 2.3 <SEP> mm <SEP> 99.0
<tb> 40 <SEP> 210 / min <SEP> 14.3 <SEP> 8.8 <SEP> mm <SEP> 2.0 <SEP> mm <SEP> 110.6
<tb> 40 <SEP> 150 / min <SEP> 20.0 <SEP> 6.3 <SEP> mm <SEP> 1,

  3 <SEP> mm <SEP> 120.0 The table shows that as the speed is reduced, that is, as the notch sequence approaches the above-mentioned best numbers, the wear width on the circumference of the drill decreases and, above all, the Drilling performance increases considerably.



  It can therefore be seen that the drilling performance increases despite the reduction in the speed of the drill. Of course, this only applies to a reduction in speed to a certain extent, namely until the point at which the favorable notch sequence given above is achieved. If you were to reduce the number of revolutions even further, then the performance would decrease again accordingly.



  To carry out this drilling process described, one therefore uses drilling machines in which the ratio of the speed of the drill to its stroke number can be adjusted with the required balance, so that a regular notch sequence results, the notch density of which corresponds to the hardness of the rock to be worked This means that at a certain number of strokes the machine must give the drill a number of revolutions such that the most favorable notch sequence or notch density that is critical for the rock in question is achieved.



  Of course, one does not need to restrict oneself to the division of the materials into three hardness groups, i.e. to softer, medium-hard and harder rocks and substances, but one can divide the material hardness into more or less than three groups.



  The setting of the drill with respect to the drill speed can be drawn with both, with pressure medium, z. B. Compressed air rotary drive of the drill provided machines by throttling the pressure of the supplied pressure medium through the throttle valve 31 accordingly; A setting in the machine according to FIG. 2 is also possible through the transmission gear. It can also vice versa, based on a certain number of revolutions or peripheral speed of the drill, the number of strokes set accordingly who the, z.

   B. by changing the pressure of the drive by means of adjusting the throttle valve 33 in Fig. 1 or 2.



  In any case, the number of strokes of the impact motor should be 2000 to 6000 strokes. At a stroke rate of z. B. 3000, the speed should be below 220 and with a number of strokes of about 6000 below 440. From this information, the highest speeds can easily be interpolated for beat numbers in between, below or above.



  If a change in the speed of the rotary drive motor for the purpose of adaptation to different rock hardness is necessary to a very considerable extent, you can also provide several rotary drive motors with different normal speeds for drills to be used optionally for work, so as not to reduce the drive compressed air too much and thus a to obtain a significant reduction in the respective torque.



       Fig. 4 still shows the arrangement of the notches to be generated on the drill hole bottom in the three rock hardness groups mentioned before. The circle represents the bottom of the drill. The radial lines are the places where the cutting edge of the rotating drill hits when striking. a is the distance between these notches on the circumference for softer rock, b for medium-hard rock and c for harder rock. It can be seen that the notch density is different for the different types of rock.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I Drehschlagbohrverfahren für Gestein und an dere entsprechend harte Stoffe mittels einer Bohr maschine, bei dem gleichzeitig drehend und schlagend gearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Wucht des Hammers von 0,8 bis 1,8 mkg/cm Bohrerschneidkante das Verhältnis der Drehzahl des Bohrers zu seiner Schlagzahl so eingestellt wird, dass eine der Materialhärte entsprechende Kerbfolge er- halten wird, die bei weicherem Material etwa 6 bis 9 mm, bei mittelhartem Material etwa 3 bis 6 mm und bei härterem Material etwa 1 bis 3 mm, ge messen am Umfang des Bohrloches, beträgt. UNTERANSPRUCH 1. PATENT CLAIM I Rotary percussion drilling method for rock and other correspondingly hard materials by means of a drilling machine, in which work is performed simultaneously rotating and striking, characterized in that with a force of the hammer of 0.8 to 1.8 mkg / cm drill cutting edge the ratio of the speed The number of strokes of the drill is set in such a way that a notch sequence corresponding to the material hardness is obtained, which measure approx. 6 to 9 mm for soft material, approx. 3 to 6 mm for medium-hard material and approx. 1 to 3 mm for harder material on the circumference of the borehole. SUBClaim 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagkraft des mit einem Druckmittel betriebenen Schlagmotors durch Ände rung des Druckes des Druckmittels der Materialhärte angepasst wird. PATENTANSPRUCH II Drehschlagbohrmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass die Bohrmaschine ein übersetzungs- getriebe zur Veränderung der Drehzahl des Bohrers aufweist. UNTERANSPRÜCHE 2. Drehschlagbohrmaschine nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagzahl des Schlagmotors 2000 bis 6000 Schläge pro Minute be trägt. 3. Method according to claim 1, characterized in that the impact force of the impact motor operated with a pressure medium is adapted to the hardness of the material by changing the pressure of the pressure medium. PATENT CLAIM II Rotary percussion drill for carrying out the method according to claim I, characterized in that the drill has a transmission gear for changing the speed of the drill. SUBClaims 2. Rotary percussion drill according to claim 1I, characterized in that the number of strokes of the percussion motor is 2000 to 6000 beats per minute. 3. Drehschlagbohrmaschine nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagzahl des Schlagmotors 3000 Schläge pro Minute und die Drehzahl des Drehmotors auf unter 220 Umdrehun- gen/min einstellbar ist. 4. Drehschlagbohrmaschine nach Patentanspruch 1I und dem Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, d'ass das Verhältnis der Schlagzahl zur Dreh zahl so einstellbar ist, dass bei einer Schlagzahl von 6000 Schlägen pro Minute, die Drehzahl unter 440 Umdrehungen/min liegt. Rotary percussion drill according to patent claim 1I, characterized in that the number of strokes of the percussion motor is 3000 beats per minute and the speed of the rotary motor can be set to less than 220 revolutions / min. 4. Rotary percussion drill according to claim 1I and dependent claim 2, characterized in that the ratio of the number of strokes to the speed is adjustable so that at a rate of 6000 strokes per minute, the speed is below 440 revolutions / min.
CH338419D 1952-11-25 1953-01-27 Rotary percussion drilling method and rotary percussion drill for rock and other correspondingly hard materials CH338419A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE338419X 1952-11-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH338419A true CH338419A (en) 1959-05-31

Family

ID=6222539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH338419D CH338419A (en) 1952-11-25 1953-01-27 Rotary percussion drilling method and rotary percussion drill for rock and other correspondingly hard materials

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH338419A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007147979A1 (en) * 2006-06-22 2007-12-27 Montabert Hydraulic rotary percussive device of the drill type

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007147979A1 (en) * 2006-06-22 2007-12-27 Montabert Hydraulic rotary percussive device of the drill type
FR2902821A1 (en) * 2006-06-22 2007-12-28 Montabert Soc Par Actions Simp HYDRAULIC ROTOPERCUTTING DEVICE OF THE PUNCHING TYPE
AU2007262865B2 (en) * 2006-06-22 2012-11-08 Montabert Hydraulic rotary percussive device of the drill type
US8413741B2 (en) 2006-06-22 2013-04-09 Montabert Hydraulic rotary percussive device of the drill type

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60214758T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE OPERATION OF A CENTRAL DRILLING DEVICE
DE69901697T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE DRILLING PROCESS IN EARTH DRILLING
DE2443800A1 (en) HYDRAULICALLY OPERATED IMPACT DEVICE
DE4433533C1 (en) Hydraulic ram=type drill
DE3315132C2 (en)
DE976583C (en) Differential hammer piston for pneumatic hammer drill or the like.
DE2734111C3 (en) Rotary percussion drilling process with changing the direction of rotation of the drill rod
CH338419A (en) Rotary percussion drilling method and rotary percussion drill for rock and other correspondingly hard materials
DE69303098T2 (en) Drill for use in the borehole
DE2850225C2 (en) Device for producing holes in rock, soil and the like.
DE2063567B2 (en) Device for widening a pre-borehole produced by the displacement and compaction of soil
EP1157787A1 (en) Method for soil and stoneworking and hydraulic impact tool
CH292007A (en) Method and machine for drilling in rock and other hard materials using rotating tools.
DE2442976C3 (en) Hand tool for making grooves in hard materials, especially in concrete and stone
DE389068C (en) Impact and rotary drill
EP0704600A2 (en) Method and apparatus for increasing the tunnel profile by using a tunneling advancing machine
DE467318C (en) Stone drill bit with divided cutting edge
DE2545831A1 (en) Pulsating drill for hard rock - has oscillating movement hydraulically applied to rotating tool in variable pulses
DE941962C (en) Drilling device for combined rotating and percussive drilling
AT407070B (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A BOTTOM HOLE
AT313831B (en) Impact or impact device
DE3246591A1 (en) DEVICE FOR DRILLING PLAIN HOLES IN STONE
DE2641737A1 (en) Tricone roller bit - for rotary well drilling with drilling fluid tube for face flushing between two cutters
DE321117C (en) Rock drilling machine with stepped piston
AT155363B (en) Method and device for producing earth boreholes with a directed borehole axis.