Erweiterungsbohrer für Grossloch-, Schacht- und Tunnelbohrmaschinen Die Erfindung betrifft einen Erweiterungsbohrer für Grossloch-, Schacht- und Tunnelbohrmaschinen, mit Werkzeugen, die einen stufenweise sich vergrös- sernden Querschnitt bearbeiten und bei denen die Aus senkanten der Werkzeugbahnen von Stufe zu Stufe einen grösseren Abstand aufweisen. Es ist bei derarti gen Bohrmaschinen bekannt, den gewünschten Bohr durchmesser durch Abbohren verschiedener Stufen hintereinander oder auch in derselben Ebene liegend herzustellen. Die Bohrwerkzeugantriebe sind hierbei fest miteinander verbunden.
Das hat zur Folge, dass sich die erzeugte Vorschubkraft gleichmässig auf die einzelnen Arbeitsebenen verteilt. In den einzelnen Arbeitsebenen findet also eine Anpassung an die Grösse der zu bearbeitenden Flächen oder an Gesteinshärten nicht statt. Dieser Umstand hat verschiedene Nachteile zur Folge: Zunächst ist zu beanstanden, dass der Bohrvorgang im ganzen unter starkem Verschleiss vor sich geht.
Der Verschleiss ist auch insofern unregelmässig, als er sich in der Regel auf einzelne Werkzeuge konzentriert.
Die vorliegende Erfindung geht von der Erwägung aus, die Werkzeuge derart anzuordnen und anzutrei ben, dass sich der Vorschubdruck in Abhängigkeit von der zu bearbeitenden Fläche und dem Gesteinswider stand auf die Arbeitswerkzeuge verteilt und dass also die Arbeitswerkzeuge in Abhängigkeit von der bearbei teten Fläche und dem Gesteinswiderstand anteilig mit Andruckkräften versorgt werden müssen. Die Erfin dung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge oder einzelne Gruppen von Werkzeugen in bezug auf die Gehäusehalterung in Arbeitsrichtung verschiebbar angeordnet sind und die einzelnen Werkzeuge oder die einzelnen Gruppen mit Erzeugern individueller An pressdrucke versehen sind.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt einen Erweiterungsbohrer, der für eine senkrechte Grosslochbohrung angesetzt ist. Hier bei wird der Bohrer mittels eines Gestänges gezogen, das durch ein bereits vorgebohrtes Loch führt.
Nach der Zeichnung besteht der Erweiterungsboh rer, der an dem Gestänge 14 hängt, aus Erweiterungs abschnitten 1, 2 und 3, die entsprechend angeordnete Werkzeuggruppen 1a, 2a und 3a aufweisen. Jede der Erweiterungsabschnitte 1, 2, 3 besitzt dazugehörige Tauchkolben 4, 5 und 6. Diese Tauchkolben sind in Zylindern geführt, die jeweils von dem nächstfolgenden Erweiterungsabschnit gebildet werden. Die Tauchkol ben sind gegen die Führungszylinder abgedichtet durch Dichtungen 7, 8 und 9.
Der gesamte Bohrer wird von dem als Zylindergehäuse ausgebildeten Kopfstück 10 mit Querhaupt 11 und dem Verbindungsgehäuse 12, das zugleich zur übertragung des Drehmomentes vom Antrieb her dient, zusammengehalten, wobei dessen unteres Ende 13 mit dem Bohrgestänge 14 als Kraft übertragung gekoppelt ist. In der Zeichnung wurde das Verbindungsgehäuse teilweise weggeschnitten und nur seine Umgrenzung wurde gestrichelt dargestellt. Die jeweils gebildeten Zylinderräume 21, 22, 23 sind mit Druckspeichern 15 verbunden, die etwaige Leckverlu- ste des Drucköls o. dgl. ausgleichen können.
Die Tauchkolben 4, 5, 6 sind in den dazugehörigen Kör pern 2, 3, 10 der Erweiterungsabschnitte beweglich, insbesondere pendelnd gelagert, jedoch sind konstruk tive Einzelheiten nicht dargestellt, damit die übersicht gewahrt bleibt.
Der über das Gestänge 14 übertragene Anpress- druck P wird über das Verbindungsgehäuse 12 und das Querhaupt 11 auf das Kopfstück 10 übertragen. Dieser Anpressdruck bewirkt ein Vordringen der Stufe 3, das sich über den Kolben 5 der Stufe 2 mitteilt, die wie derum über den Kolben 4 den Anpressdruck auf die Stufe 1 überträgt. Durch eine entsprechende Bemes sung der jeweiligen Druckflächen an den Kolben 4, 5, 6 ergeben sich diejenigen hydrostatischen Drücke, die dem optimalen Anpressdruck zum Bearbeiten der jeweiligen zur Erweiterungsstufe gehörenden Arbeits fläche entsprechen. Dadurch tritt die gewünschte An drucksregelung im Verhältnis zur zu bearbeitenden Fläche ein.
Zwischen den Erweiterungsstufen auftre tende Unterschiede in der Gesteinshärte bewirken automatisch, dass sich die Zugkraft jeweils maximal der Erweiterungsstufe mit dem grössten Gesteinswider stand zuwendet. Dabei können Härteunterschiede des Gesteins, die in der jeweiligen Arbeitsebene auftreten, noch durch die bereits erwähnte, bewegliche Lagerung der Tauchkolben 4, 5, 6 in den Arbeitsstufen 2, 3, 10 ausgeglichen werden.
Hierbei entsteht also ein abgestufter Bohrquer schnitt, der am Gestänge mit dem Vorbohrloch 16 be ginnt und sich in erweiterten Bohrstufen 17, 18 und 19 fortsetzt.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass der in der Fig.1 dargestellte Erweiterungsbohrer selbstverständlich in gleicher Anordnung auch in der Horizontalen, in Schräglage und ohne das dargestellte Vorbohrloch 16 arbeiten kann. Es lässt sich auch eine andere Zahl von Abstufungen und andere Arbeitswerk zeuge anordnen, wie auch statt der hydraulischen Mit tel pneumatische oder mechanische verwendet werden können.
Schliesslich sei darauf hingewiesen, dass mit Hilfe der hydraulischen, pneumatischen oder technischen Mittel die einzelnen Stufen oder auch der gesamte Bohrer in schwingende Bewegung mit wählbaren Fre quenzen versetzt werden kann.
Fig.2 zeigt einen Erweiterungsbohrer für horizon tal arbeitende Bohrmaschinen, wobei jedoch die Aus bildung und Anordnung der Werkzeuge 1a, 2a, 3a die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist. Statt des Gestänges 14, das in Fig. 1 vorgesehen ist, ist ein Bohrer 24 aufgeschraubt, der die Spitzen 25 auf weist. Dieser Bohrer 24 erzeugt das Bohrloch 16, das dem Vorbohrloch 16 in Fig. 1 entspricht.
Extension drill for large hole, shaft and tunnel boring machines The invention relates to an extension drill for large hole, shaft and tunnel boring machines, with tools that process a step-wise enlarging cross-section and in which the outer edges of the tool paths have a larger distance from step to step exhibit. It is known for drilling machines in such conditions to produce the desired drilling diameter by drilling different stages one behind the other or lying in the same plane. The drilling tool drives are firmly connected to one another.
As a result, the generated feed force is evenly distributed over the individual working levels. In the individual working levels, there is no adjustment to the size of the areas to be worked or to the hardness of the rock. This fact has various disadvantages: First of all, it is objectionable that the drilling process as a whole takes place with heavy wear.
Wear is also irregular in that it is usually concentrated on individual tools.
The present invention is based on the consideration to arrange the tools and to drive ben that the feed pressure was distributed depending on the area to be worked and the rock resistance on the work tools and that the work tools depending on the machined area and the Rock resistance must be supplied proportionally with pressure forces. The invention is characterized in that the tools or individual groups of tools are arranged to be displaceable in the working direction with respect to the housing holder and the individual tools or the individual groups are provided with generators of individual contact pressures.
Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.
Fig. 1 shows an extension drill, which is set for a vertical large hole. Here at the drill is pulled by means of a rod that leads through a pre-drilled hole.
According to the drawing, the extension drill rer, which hangs on the linkage 14, consists of extension sections 1, 2 and 3, which have correspondingly arranged tool groups 1a, 2a and 3a. Each of the extension sections 1, 2, 3 has associated plungers 4, 5 and 6. These plungers are guided in cylinders that are each formed by the next following extension section. The plungers are sealed against the guide cylinder by seals 7, 8 and 9.
The entire drill is held together by the cylinder housing head 10 with crosshead 11 and the connecting housing 12, which also serves to transmit the torque from the drive, the lower end 13 of which is coupled to the drill rod 14 as a power transmission. In the drawing, the connection housing has been partially cut away and only its outline has been shown in dashed lines. The cylinder spaces 21, 22, 23 formed in each case are connected to pressure accumulators 15, which can compensate for any leakage losses in the pressure oil or the like.
The plungers 4, 5, 6 are movable in the associated cores 2, 3, 10 of the extension sections, in particular mounted pendulum, but constructive details are not shown so that the overview is maintained.
The contact pressure P transmitted via the linkage 14 is transmitted to the head piece 10 via the connecting housing 12 and the crosshead 11. This contact pressure causes stage 3 to advance, which is communicated via piston 5 of stage 2, which in turn transmits the contact pressure to stage 1 via piston 4. Appropriate dimensioning of the respective pressure surfaces on the pistons 4, 5, 6 results in those hydrostatic pressures that correspond to the optimal contact pressure for processing the respective work surface belonging to the expansion stage. This results in the desired pressure regulation in relation to the area to be processed.
Differences in rock hardness between the expansion levels automatically mean that the tensile force is directed towards the expansion level with the greatest rock resistance. Differences in the hardness of the rock that occur in the respective working level can also be compensated for by the aforementioned movable mounting of the plunger pistons 4, 5, 6 in the working stages 2, 3, 10.
This creates a stepped drilling cross-section that begins on the rod with the pilot hole 16 and continues in expanded drilling stages 17, 18 and 19.
For the sake of completeness, it should also be mentioned that the enlargement drill shown in FIG. 1 can of course also work in the same arrangement in the horizontal, in an inclined position and without the shown pilot hole 16. A different number of gradations and other working tools can also be arranged, and pneumatic or mechanical ones can also be used instead of hydraulic ones.
Finally, it should be noted that with the help of hydraulic, pneumatic or technical means, the individual stages or the entire drill can be set in oscillating motion with selectable frequencies.
Fig. 2 shows an extension drill for horizontally operating drilling machines, but from the training and arrangement of the tools 1a, 2a, 3a is the same as in the embodiment of FIG. Instead of the linkage 14, which is provided in Fig. 1, a drill 24 is screwed, which has the tips 25 on. This drill 24 produces the borehole 16 which corresponds to the pilot borehole 16 in FIG. 1.