Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Andruckes von Gesteinsbohrmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Andruckes von Gesteins bohrmaschinen, insbesondere mit Tieflochschlagge- rät.
Zur Erzielung eines optimalen .Bohrfortschrittes ist ein bestimmter Andrucks des Bohrwerkzeuges er forderlich, dessen Einhaltung jedoch mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist, da mit tiefer werden der Bohrung ein Ausgleich des Gestängegewichtes stattfinden muss. Ein derartiger Ausgleich lässt sich z. B. mittels Federn oder Differentialkolben errei chen, jedoch ist es bei beiden Lösungen erforderlich, dass die Anzahl bzw. das Gewicht der verwendeten Bohrstangen eingestellt werden muss, so dass eine Abhängigkeit des Betriebes vom Bedienungsmann mit den damit verbundenen Fehlerquellen gegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Andruk- kes von Gesteinsbohrmaschinen zu schaffen, welche in einfacher Weise herzustellen ist und unabhängig vom Bedienungsmann einen bestimmten Andruck gewährleistet, so dass ein optimaler Bohrfortschritt gegeben ist.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass dem Bohrwerkzeug ein Regelelement zugeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der jeweiligen Grösse des Andruckes des Bohrwerkzeuges die Ener giezufuhr des Verschubmotors im Sinne einer Aus gleichung der Regelabweichung beeinflusst. Auf diese Weise wird bei steigendem Andruck der Vorschub motor selbsttätig gedrosselt, gegebenenfalls bis zum Stillstand, so dass sich das Bohrwerkzeug freibohren kann. Bei weichem Gestein hingegen wird der Vor schubmotor voll beaufschlagt, so dass ein entspre chender Bohrfortschritt erzielt wird.
Vorteilhaft ist das Regelelement in einem am Bohrgestänge befestigten Zwischenstück angeordnet, welches mit dem Bohrwerkzeug derart gekoppelt ist, dass eine Längsverschiebung des Bohrwerkzeuges gegenüber dem Zwischenstück und damit gegenüber dem Regelelement möglich ist.
Das Regelelement kann aus einem unter Feder druck stehenden, im Zwischenstück längsverschieb bar gelagerten Kolben o. dgl. bestehen, welcher einen die Energiezufuhr des Vorschubmotors beeinflussen- den Zapfen besitzt. Die Verstellung des Kolbens des Regelelementes kann entgegen der Wirkung seiner Druckfeder mittel- oder unmittelbar durch die Längs verschiebung des Bohrwerkzeuges gegenüber dem Zwischenstück erfolgen, wobei die Grösse der Längs verschiebung ein Mass für die entsprechende Beein flussung des Vorschubmotors darstellt.
Die Energie zum Vorschubmotor und gegebenen falls zum Schlaggerät kann über Doppelrohrbohr- stangen zugeführt werden. Das am Bohrgestänge be festigte Zwischenstück kann hierbei derart ausgebil det sein, dass eine Verbindung zwischen Aussen- und Innenkanal der Energiezufuhr besteht, wobei diese Verbindung vorzugsweise als Ventilsitz für den Zap fen des Kolbens des Regelelementes gestaltet ist.
Der Kolben und sein die Energiezufuhr zum Vor schubmotor beeinflussender Zapfen können mit Boh rungen für die Energiezufuhr zum Tieflochschlagge- rät und für die Zufuhr von Druckmittel zum Beseiti gen des Bohrkleins versehen sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an hand der Zeichnungen näher erläutert, und zwar zei gen: Fig. 1 den oberen Teil der Bohrmaschine teil weise im Schnitt, Fig. 2 den unteren Teil der Bohrmaschine teil weise im Schnitt, Fig. 3 die teilweise geschnittene Darstellung der Fig. 1 in vergrösserter Form, Fig. 4 die teilweise geschnittene Darstellung der Fig. 2 in vergrösserter Form, Fig. 5 einen Schnitt gemäss der Linie A-A nach Fig. 3,
Fig. 6 einen Schnitt gemäss der Linie B-B nach Fig. 3, Fig. 7 einen Schnitt gemäss der Linie C-C nach Fig. 3., Fig. 8 einen Schnitt gemäss der Linie E-E nach Fig. 4 und Fig. 9 einen Schnitt gemäss der Linie F-F nach Fig. 4.
Mit 1 ist der Bohrmotor bezeichnet, welcher be liebiger Energieart sein kann und an dem Rahmen 2 der verfahrbaren Lafette 3 verschiebbar gelagert ist. Die Lafette 3 ist nur teilweise dargestellt. Der Bohr motor 1 ist über ein Anschlussstück 4 für die Zufuhr von Druckmittel mit dem Bohrgestänge 5 verbunden. Das Bohrgestänge 5 ist als Doppelrohr ausgebildet, so dass ein Aussenkanal 6 und Innenkanal 7 gebildet werden. Die Druckmittelzufuhr erfolgt über die Ein trittsöffnung 8 des Anschlussstückes, welche mit dem Aussenkanal 6 in Verbindung steht. Die Austritts bohrung 9 des Anschlussstückes ist über eine nicht weiter dargestellte Leitung mit dem Vorschubmotor 10 verbunden.
Wie insbesondere in Fig. 2 und 4 dargestellt, ist an dem Bohrgestänge 5 ein Zwischenstück 11 befe stigt, welches an seinem anderen Ende mit dem Tief schlagbohrhammer 12 längs verschiebbar aber un- drehbar in Verbindung steht, wie bei 13 angedeutet ist. In dem Zwischenstück 11 ist bei 14 eine Verbin dung zwischen dem Aussenkanal 6 und dem Innen kanal 7 geschaffen, wobei der Innenkanal 7 als Ven tilsitz 15 ausgebildet ist. In dem Zwischenstück 11 ist der Kolben 16 verschiebbar angeordnet, welcher un ter der Einwirkung der Druckfeder 17 steht und einen Zapfen 18 besitzt und je nach Verschiebung des Kolbens 16 mit dem Ventilsitz 15 zusammen wirkt.
Im Kolben 16 und Zapfen 18 sind Bohrungen 19 vorgesehen, welche zur Druckmittelzufuhr zum Schlaggerät und zur Beseitigung des Bohrkleins beim Werkzeug 20 dienen.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt: Das über die Bohrung 8 des Anschlussstückes 4 eintretende Druckmittel durchströmt den Aussenka nal 6 in die Verbindung 14 und gelangt von hier ein mal durch den Innenkanal 7 und die Austrittsöffnung 9 über nicht weiter dargestellte Verbindungsleitungen zum Verschubmotor 10 und zum anderen über die Kanäle 19 zum Schlaggerät 12 und Bohrwerkzeug 20.
Bei einer Vergrösserung des Andruckes über ein bestimmtes Mass erfolgt eine Längsverschiebung des Werkzeuges gegenüber dem Zwischenstück, was eine Verschiebung des Kolbens 16 entgegen der Wirkung seiner Druckfeder 17 zur Folge hat. Bei einer Ver- schiebung des Kolbens 16 nähert sich der Zapfen 18 dem Ventilsitz 15, so dass eine Beeinflussung der Druckmittelzufuhr für den Vorschubmotor 10 statt findet, d. h.
die Druckmittelzufuhr wird gedrosselt und entsprechend wird der Andruck verringert. Bei Berührung des Zapfens 18 mit dem Ventilsitz 15 wird eine vollständige Unterbrechung des Vorschu bes erreicht, so dass sich das Bohrwerkzeug 20 zu nächst freibohren kann, woraufhin unter der Wirkung des Gewichtes des Bohrwerkzeuges und der Druckfe der 17 die Druckmittelzufuhr zum Vorschubmotor 10 wieder freigegeben wird.
Mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine genaue selbsttätige Einstellung des Andruckes möglich, so dass ein optimaler Bohrfortschritt erzielt werden kann, ohne dass es der Bedienung einer be sonderen Einrichtung zum Ausgleich des Gestänge gewichtes bedarf.
Die Erfindung ist auf die dargestellte und be schriebene Ausführungsform nicht beschränkt. So ist es z. B. möglich, das über den Innenkanal 7 geführte Druckmittel nicht zum Antrieb des Vorschubmotors sondern lediglich zu dessen Steuerung zu verwenden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, zwischen Bohr werkzeug 20 und Schlaggerät 12 einerseits und dem Zwischenstück 11 mit Regelelement 16, 17, 18 ande rerseits eine oder mehrere Bohrstangen einzuschal ten, so dass sich das Zwischenstück gegebenenfalls ausserhalb des Bohrloches befindet.
Device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines The invention relates to a device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines, in particular with a deep hole hammer.
To achieve optimal drilling progress, a certain pressure on the drilling tool is required, but compliance with this is associated with considerable difficulties, since the weight of the rods must be balanced as the drilling becomes deeper. Such a compensation can be z. B. errei chen by means of springs or differential pistons, but it is necessary for both solutions that the number or weight of the boring bars used must be set so that the operation is dependent on the operator and the associated sources of error.
The invention is based on the object of creating a device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines, which is simple to manufacture and ensures a certain pressure independently of the operator, so that an optimal drilling progress is given.
According to the invention, this is achieved in that the drilling tool is assigned a control element which, depending on the respective amount of pressure of the drilling tool, influences the energy supply of the displacement motor in the sense of compensating for the control deviation. In this way, when the pressure increases, the feed motor is automatically throttled, if necessary to a standstill, so that the drilling tool can drill freely. In the case of soft rock, on the other hand, the feed motor is fully pressurized so that a corresponding drilling progress is achieved.
The regulating element is advantageously arranged in an intermediate piece which is fastened to the drill rod and which is coupled to the drilling tool in such a way that a longitudinal displacement of the drilling tool relative to the intermediate piece and thus relative to the regulating element is possible.
The control element can consist of a piston or the like which is under spring pressure and is mounted in the intermediate piece for longitudinal displacement and which has a pin which influences the energy supply of the feed motor. The adjustment of the piston of the control element can take place against the action of its compression spring indirectly or directly by the longitudinal displacement of the drilling tool relative to the intermediate piece, the size of the longitudinal displacement being a measure of the corresponding influence on the feed motor.
The energy to the feed motor and, if necessary, to the impact device can be supplied via double tubular boring bars. The intermediate piece attached to the drill rod can be designed in such a way that there is a connection between the outer and inner channels of the energy supply, this connection preferably being designed as a valve seat for the pin of the piston of the control element.
The piston and its pin influencing the supply of energy to the feed motor can be provided with bores for supplying energy to the deep hole impact device and for supplying pressure medium to remove the cuttings.
An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings, namely show: Fig. 1 the upper part of the drill partly in section, Fig. 2 the lower part of the drill partly in section, Fig. 3 is the partially sectional view 1 in enlarged form, FIG. 4 the partially sectioned illustration of FIG. 2 in enlarged form, FIG. 5 a section along the line AA according to FIG. 3,
6 shows a section according to line BB according to FIG. 3, FIG. 7 shows a section according to line CC according to FIG. 3, FIG. 8 shows a section according to line EE according to FIG. 4 and FIG. 9 shows a section according to FIG Line FF according to FIG. 4.
1 with the drill motor is referred to, which can be any kind of energy and is slidably mounted on the frame 2 of the movable mount 3. The mount 3 is only partially shown. The drilling motor 1 is connected to the drill rod 5 via a connection piece 4 for the supply of pressure medium. The drill rod 5 is designed as a double tube, so that an outer channel 6 and an inner channel 7 are formed. The pressure medium is supplied via the inlet opening 8 of the connector, which is connected to the outer channel 6. The outlet bore 9 of the connection piece is connected to the feed motor 10 via a line not shown further.
As shown in particular in FIGS. 2 and 4, an intermediate piece 11 is attached to the drill rod 5, which is connected at its other end to the deep percussion drill 12 so as to be longitudinally displaceable but non-rotatable, as is indicated at 13. In the intermediate piece 11 a connec tion between the outer channel 6 and the inner channel 7 is created at 14, wherein the inner channel 7 is designed as a Ven tilsitz 15. Der inner channel 7 In the intermediate piece 11, the piston 16 is slidably disposed, which is un ter the action of the compression spring 17 and has a pin 18 and depending on the displacement of the piston 16 with the valve seat 15 cooperates.
Bores 19 are provided in the piston 16 and pin 18, which are used to supply pressure medium to the impact device and to remove the cuttings from the tool 20.
The mode of operation of the arrangement is as follows: The pressure medium entering via the bore 8 of the connection piece 4 flows through the outer channel 6 into the connection 14 and from here passes once through the inner channel 7 and the outlet opening 9 via connecting lines not shown to the displacement motor 10 and on the other hand via the channels 19 to the impact device 12 and drilling tool 20.
When the pressure is increased by a certain amount, the tool is longitudinally displaced in relation to the intermediate piece, which results in a displacement of the piston 16 against the action of its compression spring 17. When the piston 16 is displaced, the pin 18 approaches the valve seat 15 so that the pressure medium supply for the feed motor 10 is influenced, ie. H.
the pressure medium supply is throttled and the pressure is reduced accordingly. When the pin 18 comes into contact with the valve seat 15, a complete interruption of the feed is achieved so that the drilling tool 20 can first drill freely, whereupon the pressure medium supply to the feed motor 10 is released again under the effect of the weight of the drilling tool and the pressure spring 17 .
With the aid of the device according to the invention, a precise automatic adjustment of the pressure is possible, so that optimal drilling progress can be achieved without the need to operate a special device for balancing the rod weight.
The invention is not limited to the illustrated and described embodiment. So it is e.g. B. possible not to use the pressure medium guided through the inner channel 7 to drive the feed motor but only to control it. It is also possible to switch one or more drill rods between the drilling tool 20 and impact device 12 on the one hand and the intermediate piece 11 with control element 16, 17, 18 on the other hand, so that the intermediate piece is possibly outside the borehole.