CH657664A5

CH657664A5 - Schlag-bohrvorrichtung.

Info

Publication number: CH657664A5
Application number: CH222382A
Authority: CH
Inventors: Guenter Klemm
Original assignee: Hydroc Gmbh
Priority date: 1981-04-16
Filing date: 1982-04-13
Publication date: 1986-09-15
Also published as: DE3115361A1; FR2504049A1; FR2504049B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlag-Bohrvorrichtung mit einer hydraulischen Schlagvorrichtung für einen Bohrstrang, einer den Bohrstrang vortreibenden Vorschubeinrichtung und einem den Bohrstrang drehenden Drehmotor, bei welcher die Schlagvorrichtung die folgenden Elemente aufweist:

- einem in einem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben,

- einen die Druckzufuhr zum Arbeitszylinder steuernden, in einem Steuerzylinder bewegbaren Steuerkolben,

- eine von dem Arbeitszylinder zu dem Steuerzylinder führende Steuerleitung, die über axial zu dem Arbeitszylinder gestaffelte, nacheinander durch ein Steuerteil blockierbare Öffnungen mit unterschiedlichen Stellen des Arbeitszylinders verbindbar ist,

- und eine an dem Arbeitskolben vorgesehene Steuerkante, die bei der Bewegung des Arbeitskolbens die Öffnungen nacheinander mit einer Druckleitung verbindet,

- wobei das Steuerteil ein Kolben ist, dessen Stellung sich in Abhängigkeit von der Grösse eines Steuerdrucks verändert.

Bei einer bekannten Schlagvorrichtung (DE-PS 24 28 236) kann die Schlagfrequenz des Arbeitskolbens dadurch verändert werden, dass die Durchflussquerschnitte der Zweigleitungen, in die sich die Steuerleitung aufteilt, verändert werden. Die Umsteuerung des Steuerkolbens erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder. Während des Rückhubs des Arbeitszylinders gibt die Steuerkante des Arbeitszylinders nacheinander Ringnuten frei, die mit den verschiedenen Zweigleitungen verbunden sind. Die freigegebenen Zweigleitungen werden dem vollen Versorgungsdruck ausgesetzt, so dass mit zunehmendem Rückhub des Arbeitskolbens der Druck in der zu dem Steuerzylinder führenden Steuerleitung erhöht wird. Der zeitliche Verlauf dieser Druckerhöhung in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens kann durch in den Zweigleitungen vorgesehene Absperr- oder Drosselelemente verändert werden, so dass auch der Umschaltzeitpunkt, in dem der Steuerkolben den Vorwärtshub des Arbeitskolbens einleitet, verändert werden kann. Die Absperr- oder Drosselelemente in den Zweigleitungen werden manuell eingestellt. Die Praxis hat gezeigt, dass eine einmal vorgenommene Einstellung dieser Absperr- oder Drosselelemente beibehalten wird, dass also das Bedienungspersonal die einmal eingestellte Schlaghäufigkeit nicht mehr verändert. Diese Schlaghäufigkeit hängt allerdings von der Grösse des Versorgungsdrucks ab.

Beim Schlagbohren ist der Widerstand, den das Gestein der Bohrvorrichtung entgegensetzt, unterschiedlich. Dieser Bohrwiderstand hängt von zahlreichen Faktoren, wie der Art des Gesteins, der Tiefe des Bohrlochs und der Krafteinwirkung der Bohrlochwand auf den Bohrstrang, ab. Zur Erzielung eines schnellen Vortriebs ist bei geringem Bohrwider5

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stand eine hohe Schlagzahl mit relativ geringer Schlagenergie pro Einzelschlag und bei hohem Bohrwiderstand eine niedrigere Schlagzahl mit hoher Einzelschlagenergie zweckmässig. Wenn die an dem vorderen Ende des Bohrstranges befindliche Bohrkrone beispielsweise auf hartes Gestein stösst, ist eine hohe Schlagenergie erforderlich, um dieses Gestein zu durchstossen. In lockerem Gestein wird dagegen eine hohe Schlagzahl bei relativ kleiner Schlagenergie benötigt. Andererseits hängt die Schlagenergie auch von dem hydraulischen Versorgungsdruck der Schlagvorrichtung ab. Bei niedrigem Versorgungsdruck ist die Einzelschlagenergie geringer als bei hohem Versorgungsdruck.

Bei einer weiteren bekannten hydraulischen Schlagvorrichtung (DE-OS 26 35 191) besteht das Steuerteil zur Veränderung der Einzelschlagenergie aus einem Steuerkolben, der in einem Zylinder bewegbar ist und in Abhängigkeit von seiner Stellung innerhalb des Zylinders verschiedene Öffnungen, die in den Arbeitszylinder hineinführen, freigibt oder ver-schliesst. Der Kolben ist von der einen Seite her mit einer Feder vorgespannt, und von der entgegengesetzten Seite her wirkt ein hydraulischer Druck auf den Kolben ein. Dieser hydraulische Druck wird von einem Druckregler erzeugt und kann manuell verändert werden. Durch Verstellung des Reglers kann demnach die Schlagfrequenz des Arbeitskolbens bzw. die Einzelschlagenergie verändert werden. Wenn der Bohrwiderstand des Gesteins sich erhöht, muss der Kolben manuell verstellt werden, damit der Arbeitskolben mit einer geringeren Schlagfrequenz und mit höherer Einzelschlagenergie arbeitet. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass der Betrieb eines Bohrhammers in der Regel nicht überwacht wird und dass tatsächlich keine manuelle Verstellung des Kolbens in Abhängigkeit vom Bohrwiderstand durchgeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiag-Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Schlaghäufigkeit und somit auch die Einzelschlagenergie in Abhängigkeit von dem Belastungszustand des Bohrstranges bzw. in Abhängigkeit von dem zur Verfügung stehenden Druck automatisch verändert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Steuerdruck für den Kolben entweder von der Vorlaufleitung der Vorschubeinrichtung oder von der Vorlaufleitung des Drehmotors oder von der Druckleitung entnommen ist.

Vorzugsweise wird die erste Variante benutzt, bei der der Steuerdruck von der hydraulischen Vorschubeinrichtung abgeleitet wird. Diese Vorschubeinrichtung treibt den Bohrstrang in Richtung auf die Bohrlochsohle.

Während bei den bekannten Schlagvorrichtungen Schlagzahl und Einzelschlagenergie manuell durch Verstellen eines Schiebers oder eines Druckes verändert werden können, erfolgt nach der Erfindung diese Veränderung automatisch in Abhängigkeit von dem Steuerdruck. Auf diese Weise wird eine selbsttätige Anpassung von Schlagzahl und Einzelschlagenergie an die Belastungs- bzw. Versorgungsverhältnisse der Schlagvorrichtung erreicht. Während eine manuelle Verstellung des Steuerteils eine erhebliche Erfahrung erfordert und in der Praxis normalerweise überhaupt nicht durchgeführt wird, erfordert die druckabhängige Verstellung des Steuerteils keinerlei manuelle Eingriffe. Dagegen wird eine selbsttätige Anpassung der Schlagzahl an die jeweiligen Betriebsbedingungen der Schlagvorrichtung erreicht.

Der Bohrstrang wird gegen die Bohrlochsohle gedrückt. Die Vorschub- bzw. Andruckkraft variiert in Abhängigkeit von dem Bohrwiderstand des Gesteins und auch in Abhängigkeit von der Länge des Bohrstranges. Bei relativ grossem Vorschubwiderstand erhöht sich der hydraulische Druck der Vorschubeinrichtung. Dies bedeutet, dass der das Steuerteil bildende Kolben in der Weise verschoben wird, dass während des Rückhubes des Arbeitskolbens die Umschaltung auf den Schlagvorgang erst relativ spät erfolgt. Zu diesem Zweck werden von dem Kolben die vorne liegenden Öffnungen ver-5 schlössen und nur die rückwärtigen Öffnungen geöffnet gehalten. Ist andererseits der Vorschubwiderstand gering, dann verringert sich auch der Steuerdruck. Der Kolben wird nunmehr in die Nähe seiner Endlage getrieben, in der er sämtliche Öffnungen freigibt. Die Umsteuerung des Arbeits-io kolbens während des Rückhubes erfolgt nun zum frühest möglichen Zeitpunkt. Dies bedeutet eine hohe Schlagfrequenz. Bei kleinen Hüben des Arbeitskolbens ist die Einzelschlagenergie entsprechend klein. Bei lockerem Gestein wird mit Schlägen hoher Frequenz ein schnellerer Vortrieb des 15 Bohrstranges erreicht.

Bei der zweiten Variante wird der Drehwiderstand des Bohrstranges zur Veränderung des Umschaltzeitpunktes bzw. zur Veränderung der Schlagfrequenz und der Einzelschlagenergie benutzt.

20 Bei der dritten Variante der Erfindung wird der Steuerdruck für den Kolben von der Druckleitung entnommen. Ein kleinerer Versorgungsdruck hat eine hohe Schlagzahl und eine kleine Einzelschlagenergie zur Folge. Bei einer Erhöhung des Versorgungsdrucks verringert sich die Schlagzahl, 25 während sich die Einzelschlagenergie vergrössert. Hierbei erfolgt also die Anpassung der Schlagzahl an die zur Verfügung stehende Hydraulikleistung.

Zur Erzielung einer stetigen Veränderung des Umschaltzeitpunktes des Steuerkolbens ist in vorteilhafter Weiterbilde dung der Erfindung vorgesehen, dass die Öffnungen Löcher in einem zylindrischen Wandteil des Arbeitszylinders sind, dass die Löcher einander in axialer Richtung überdecken und dass benachbarte Löcher in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt und mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind. r' Die gegenseitigen Abstände der Löcher sind erforderlich, um Leckströmungen zwischen den Löchern zu vermeiden. Trotz der Verwendung einzelner Löcher oder Bohrungen, die in Längsrichtung des Arbeitszylinders gestaffelt angeordnet sind, wird eine kontinuierliche Einstellung des Umschaltzeit-40 punktes dadurch erreicht, dass diese Löcher sich in Längsrichtung überlagern. Dies bedeutet, dass der Öffnungsvorgang des zweiten Loches bereits beginnt, bevor das erste Loch von dem als Steuerteil wirkenden Kolben vollständig geöffnet ist. Die Löcher dürfen, wenn sie einerseits von dem Arbeits-45 kolben und andererseits von dem als Steuerteil wirkenden Kolben abgedeckt sind, keinerlei Verbindung miteinander haben, weil sonst in der zu dem Steuerzylinder führenden Steuerleitung ein Druck erzeugt und die Umsteuerung des Arbeitskolbens zu früh eingeleitet würde. Andererseits müs-,fl sen aber zur Erzielung einer stetigen Umsteuercharakteristik die Löcher in axialer Richtung ineinander übergehen.

Diese beiden Forderungen werden dadurch erfüllt, dass die Öffnungen Löcher in einem zylindrischen Wandteil des Arbeitszylinders sind, dass die Löcher einander in axialer 5"' Richtung überdecken, und dass benachbarte Löcher in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt und mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. 60 Es zeigen :

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine hydraulische Schlagvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1 zur Verdeutlichung der Anordnung der Löcher der Zweigleitun-b5 gen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Bohrgerätes, dessen Schlagvorrichtung in Abhängigkeit von dem Hydraulikdruck der Vorschubeinrichtung gesteuert ist,

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Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Steuerdruck in Abhängigkeit von dem Drehwiderstand des Bohrstranges erzeugt wird, und

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem als Steuerdruck der Versorgungsdruck des Arbeitszylinders benutzt wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Schlagvorrichtung 10 weist einen Arbeitszylinder 11 auf, in dem der Arbeitskolben 12 Iängsver-schiebar angeordnet ist. Der Arbeitskolben 12 schlägt mit seinem vorderen Ende periodisch auf den Amboss 13, bei dem es sich um ein mit einem (nicht dargestellten) Bohrstrang verbundenes Einsteckende handelt.

Die Druckleitung 15, durch die dem Bohrhammer 10 die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, ist ständig an die vordere Kammer 16 des Arbeitszylinders 11 angeschlossen, so dass der Hydraulikdruck stets auf die die Kammer 16 begrenzende Steuerkante 17 des Arbeitskolbens 12 wirkt. In dem vor der Steuerkante 17 liegenden Bereich 18 hat der Arbeitskolben 12 einen kleineren Durchmesser als der Arbeitszylinder 11, während in dem hinter der Steuerkante 17 liegenden Bereich 19 der Durchmesser des Arbeitskolbens dem Durchmesser der Bohrung des Arbeitszylinders 11 entspricht. An den Bereich 19 schliesst sich ein Bereich 20 kleineren Durchmessers an und an diesen wiederum ein Bereich 21 grösseren Durchmessers.

Der Bereich 21 des Arbeitskolbens 12 begrenzt die rückwärtige Kammer 22 des Arbeitszylinders nach vorne hin. Die Kammer 22 ist über eine Leitung 23 mit dem Steuerzylinder

24 verbunden, in welchem der als Hülse oder Hohlkolben ausgebildete Steuerkolben 25 zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist. Der Innenkanal des Steuerkolbens 25 steht in ständiger Verbindung mit der Druckleitung 15. Der Steuerkolben 25 weist ausserdem eine äussere Ringnut 26 auf, die in der (nicht dargestellten) einen Endstellung des Steuerkolbens

25 die Leitung 23 mit einer Rücklaufleitung 27 verbindet und in der (in Figur I dargestellten) Stellung des Steuerkolbens 25 die Verbindung der Leitung 23 mit der Rücklaufleitung 27 blockiert. Durch den Steuerkolben 25 wird die Leitung 23 abwechselnd mit der Druckleitung 15 und mit der Rücklaufleitung 27 verbunden.

Die vordere Stirnseite 28 des Steuerkolbens 25 ist ständig dem Druck der Druckleitung 15 ausgesetzt. Da die Fläche der vorderen Stirnseite 28 grösser ist als diejenige der rückwärtigen Stirnseite 29, erhält der Steuerkolben 25 eine hydraulische Vorspannung in Richtung auf die (nicht dargestellte) gemäss Figur 1 linke Endlage. Der Steuerkolben 25 weist ausserdem einen Umfangsring 30 auf, dessen rückwärtige Begrenzung eine Steuerfläche 31 und dessen vordere Begrenzung eine Entlastungsfläche 32 bildet. Die Steuerfläche 31 ist flächenmässig grösser als die Entlastungsfläche 32. Der Umfangsring 30 ist in einer Nut 33 des Steuerzylinders 24 längsverschiebbar. In den rückwärtigen Teil dieser Nut führt die Steuerleitung 34 hinein, deren Druck auf die Steuerfläche 31 einwirkt. Der vordere Bereich der Nut 33 steht über eine Leitung 35 mit der Rücklaufleitung 27 in Verbindung.

In der in Figur 1 dargestellten Position des Steuerkolbens 25 sind die Flächen 29 und 31 und die vordere Stirnseite 28 des Steuerkolbens jeweils mit dem gleichen Druck beaufschlagt. Da die Summe der Flächen 29 und 31 grösser ist als die Fläche der Stirnseite 28, wird der Steuerkolben 25 in seiner (vorderen) rechten Endlage gehalten. In dieser Lage gelangt der Druck durch die Leitung 23 in die rückwärtige Kammer 22 des Arbeitszylinders 11. Der Arbeitskolben 12 wird somit in Richtung auf den Amboss 13 beschleunigt, so dass ein Schlag ausgeführt wird.

Die Steuerleitung 34 ist mit mehreren Zweigleitungen 340 bis 347 verbunden, die gemäss Figur 3 an unterschiedlichen Stellen in den Arbeitszylinder 11 einmünden. Die Mündungsöffnungen sind mit 36 bezeichnet. Wenn die Öffnungen 36

aller Zweigleitungen durch den Abschnitt 19 des Arbeitskolbens 12 verschlossen sind, kann der Druck der vorderen Kammer 16 nicht mehr in die Steuerleitung 34 gelangen, so dass sich der auf die Steuerfläche 31 des Steuerkolbens 25 5 einwirkende Druck verringert. Der Steuerkolben 25 wird dadurch gemäss Figur 1 nach links bewegt. Dabei wird durch die Ringnut 26 die Leitung 23 mit der Rücklaufleitung 27 verbunden, so dass die rückwärtige Kammer 22 des Arbeitszylinders 11 drucklos wird. Der auf die Steuerkante 17 einwir-10 kende Druck bewirkt nunmehr den Rückhub des Arbeitskolbens 12. Während des Rückhubes werden die Öffnungen 36 der Zweigleitungen 340 bis 347 nacheinander freigelegt.

Die Zweigleitungen 340 bis 347 sind Querbohrungen, die in einen weiteren Zylinder 37 einmünden, in dem ein Kolben 15 38 verschiebbar ist. Der Kolben 38 hat zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Kolbenteile 381 und 382, deren Durchmesser dem Durchmesser der Bohrung des Zylinders 37 entspricht. Die Kolbenteile 381 und 382 sind durch eine Stange 383 mit kleinerem Durchmesser voneinander getrennt. Die 20 Länge des Kolbenteiles 381 entspricht etwa der Länge desjenigen Bereichs, in dem die Zweigleitungen 340 bis 347 in Längsrichtung gestaffelt in den Zylinder 37 einmünden. Der Zylinder 37 ist jedoch so lang, dass das Kolbenteil 381 voll aus dem Bereich der Zweigleitungen 340 bis 347 herausge-25 schoben werden kann. In diesem Falle sind sämtliche Zweigleitungen durch den die Stange 383 umgebenden Bereich des Kolbens 38 im Inneren des Zylindes 37 untereinander verbunden.

Der Kolben 38 wird von einer Feder 39 in seine vordere w Endstellung gedrückt, in der er die Zweigleitungen 340 bis 347 untereinander verbindet. Die Feder 39 ist an ihrem rückwärtigen Ende an einem Justierschieber 40 abgestützt. Der Justierschieber 40 ist mit einem Gewindebolzen 41 versehen, der durch eine stirnseitige Gewindebohrung des Gehäuses r' hindurchragt und von aussen gedreht werden kann. Der Gewindebolzen 41 ist durch eine Kontermutter 42 gegen unbeabsichtigtes Drehen gesichert.

Durch Drehen des Gewindebolzens 41 kann die axiale Lage des Justierschiebers 40 und somit auch die Vorspannung 4(1 der Feder 39 verändert werden.

An dem der Feder 39 abgewandten Ende des Kolbens 38 führt eine Steuerleitung 43 in den Zylinder 37 hinein. Der Druck in der Steuerleitung 43 wirkt also dem Druck der Feder 39 entgegen. Der Kolben 38 stellt sich auf eine Stellung 45 ein, in der ein Gleichgewicht zwischen der Kraft der Feder 39 und dem Druck der Steuerleitung 43 besteht. Je grösser der Druck in der Steuerleitung 43 ist, um so mehr Zweigleitungen 340 bis 347 werden von dem Kolbenteil 381 des Kolbens 38 abgesperrt. Die Absperrung beginnt an der in Schlagrichtung 50 des Arbeitskolbens 12 am weitesten vorne liegenden Zweigleitung 347 und endet an der am weitesten zurückliegenden Zweigleitung 340.

Bei einem Rückhub des Arbeitskolbens 12 (gemäss Figur 1 nach links) gelangt der in der Kammer 16 herrschende volle r,r' Druck über den Zylinder 37 erst dann in die Steuerleitung 34 des Steuerzylinders 25, wenn die Steuerkante 17 in den Bereich der ersten Zweigleitung 340 bis 347 gelangt ist, die durch das Kolbenteil 381 nicht abgeschlossen ist. Dies bedeutet, dass der Rückhub des Arbeitskolbens 12 um so grösser b,) wird, je mehr Zweigleitungen 340 bis 347 (beginnend mit der vordersten Zweigleitung 347) abgesperrt sind. Wenn die Steuerkante 17 die erste geöffnete Zweigleitung erreicht hat, wird über die Steuerleitung 34 der Steuerkolben 25 in die in Figur 1 dargestellte Position gebracht, in der die rückwärtige Kam-65 mer 22 des Arbeitszylinders 11 mit dem Druck der Druckleitung 15 beaufschlagt werden kann, wodurch die nach vorne gerichtete Schlagbewegung des Arbeitskolbens erfolgt.

In Figur 1 sind ferner einige Leck- und Rückführungslei-

tungen 44 dargestellt, die sämtlich mit der Rücklaufleitung 27 verbunden sind. Diese Leitungen 44 haben die Aufgabe, Hydraulikflüssigkeit, die durch Leckage in verschiedene drucklose Bereiche der Schlagvorrichtung gelangt sind, wieder in den Tank zurückzuführen.

Schliesslich ist ein durch das Gehäuse und durch Bohrungen in dem Arbeitskolben 12 und dem Amboss 13 hindurchgehendes Spülrohr 45 vorgesehen, das zur Einleitung von Spülflüssigkeit in den Bohrstrang dient.

Wie Figur 2 zeigt, sind die Öffnungen 36, an denen die Zweigleitungen 340 bis 347 in den Arbeitszylinder 11 münden, in axialer Richtung des Arbeitszylinders 11 (Richtung des Doppelpfeiles 46) gegeneinander versetzt, wobei sich jeweils die Öffnungen 36 zweier benachbarter Zweigleitungen geringfügig überlappen. Die Zweigleitungen 340 bis 347 münden nicht in Ringnuten des Arbeitszylinders 11 ein, sondern lediglich in Form der Öffnungen 36, die in der Wand des Arbeitszylinders vorgesehen sind. Um sicherzustellen, dass entlang der zylindrischen Wand des Kolbenteiles 19 keine Leckstromverbindungen zwischen den Öffnungen 36 bestehen, sind die Öffnungen 36 in Form zweier längslaufender Reihen angeordnet, wobei jeweils die Öffnungen der einen Reihe gegenüber den Öffnungen der anderen Reihe auf Lücke angeordnet sind. Durch die gegenseitige Überlappung der Öffnungen in Längsrichtung wird erreicht, dass der Umschaltzeitpunkt durch Verschiebung des Kolbens 38 stufenlos verändert werden kann, während die umfangsmässigen Abstände zweier benachbarter Öffnungen den Zweck haben, einen hinreichend grossen Abstand zur Verhinderung von Leckflüssen zwischen diesen Öffnungen zu gewährleisten.

Die Schlagvorrichtung 10 ist gemäss Figur 3 auf einer Lafette 45 längsverschiebbar angeordnet. Vor der Schlagvorrichtung 10 befindet sich ein Drehantrieb 46 zum Drehen des Bohrstranges 47, auf dessen rückwärtiges Ende die Schlagvorrichtung 10 schlägt. An dem vorderen Ende des Bohrstranges 47 befindet sich die Bohrkrone 48, die in das Bohrloch eindringt.

An der Lafette 45 ist ein Vorschubzylinder 49 befestigt, dessen rückwärtige Zylinderkammer an eine Druckleitung 50 und dessen vordere Zylinderkammer an eine Rücklaufleitung 51 angeschlossen ist. Die beiden Zylinderkammern sind durch einen Kolben 52 getrennt, dessen Kolbenstange 53 die aus der Schlagvorrichtung 10 und dem Drehantrieb 46 bestehende Einheit längs der Lafette 45 in Richtung auf das Bohrloch drückt. Die Grösse des in der Kammer 49 bzw. in der Vorlaufleitung 50 herrschenden Druckes steht im Verhältnis zu dem Andruck, mit dem die Bohrkrone 48 gegen die Bohrlochsohle drückt. Dieser Druck wird der Steuerleitung 43 zur Verstellung des Kolbens 38 zugeführt. In der Vorlaufleitung 50 befindet sich ein Stromregelventil 56 in Form eines manuell verstellbaren Drosselventils. An dem Stromregelventil 56 kann eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit des Arbeitszylinders 10 eingestellt werden. Erhöht sich der Bohrwiderstand, so entsteht in dem Vorschubzylinder 49 ein Staudruck,

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der grösser ist als der Druck bei normalem Bohrwiderstand. Da in der Steuerleitung 43 derselbe Druck herrscht wie in dem Vorschubzylinder 49, wird der Kolben 38 nun ebenfalls mit einem höheren Druck beaufschlagt. Der Kolben 38 ver-lässt seine Lage und verschiebt sich, bis die Hydraulikkraft ein erneutes Gleichgewicht zur Kraft der Feder 39 erreicht hat. Wenn der Andruck der Bohrkrone 48 auf ein Minimum zurückgeht, z.B. zu Beginn des Bohrvorgangs oder beim Auswechseln des Bohrstranges 47, wird der Kolben 38 von der Feder 39 in seine Endlage gebracht. Dadurch werden sämtliche Zweigleitungen 340 bis 346 geöffnet. Der Arbeitskolben 12 macht nun den kleinsten Hub. Dabei entsteht die höchste Schlagzahl und die kleinste Einzelschlagenergie. Das Arbeiten mit hohen Schlagzahlen ist für das Anbohren, Freirütteln, Gestängelösen usw. günstig, weil die Materialbeanspruchung gering gehalten wird. Beim Bohren in hartem Gestein wird durch Verschiebung des Kolbens 38 nach hinten die Schlagzahl verringert und die Einzelschlagenergie stufenlos erhöht. Auf diese Weise passt sich die Schlagvorrichtung an Strukturänderungen des Gesteins und Änderungen anderer Betriebsbedingungen automatisch an. Schlagzahl und Schlagenergie stehen in einem bestimmten Verhältnis zum benötigten Andruck.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 4 entspricht demjenigen von Figur 3, mit Ausnahme der Tatsache, dass die Steuerleitung 43 zum Verschieben des Kolbens 38 nicht an die Vorlaufleitung 50 für den Vorschub angeschlossen ist, sondern an die Vorlaufleitung 54 für den hydraulischen Drehantrieb 46. Diese Vorlaufleitung 54 enthält ebenfalls ein Stromregelventil 57. Die Verstellung des Umschaltpunktes des Steuerkolbens 25 erfolgt in Abhängigkeit von dem durch den Drehmotor 46 hervorgerufenen Strömungswiderstand bzw. vom Lastmoment. Die Rücklaufleitung des Drehmotors ist mit 55 bezeichnet. Hierbei wird bei erhöhtem Drehmoment am Bohrstrang 47 die Schlagzahl verringert und die Schlagenergie erhöht. Diese Regelung kann auch umgekehrt erfolgen, wobei bei erhöhtem Lastmoment die Schlagzahl erhöht und die Einzelschlagenergie verringert wird. Die Regelung verläuft dann ebenso proportional zum Drehmoment stufenlos.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist die Steuerleitung 43 an die vordere Kammer 16 des Arbeitszylinders 11 angeschlossen. Die Steuerleitung 43 steht daher mit dem Druck der Druckleitung 15 (Fig. 1) in Verbindung, so dass der Kolben 38 durch den Arbeitsdruck verstellt wird. Bei niedrigem Arbeitsdruck ergibt sich eine hohe Schlagzahl bei kleiner Schlagenergie. Vergrössert sich der Arbeitsdruck, wird der Kolben 38 weiter nach hinten (links) veschoben, so dass die Zweigleitungen in der Reihenfolge 347, 346, 345... 340 zunehmend verschlossen werden. Hierdurch wird die Zeit, in der der Steuerkolben 25 während des Rückhubs des Arbeitskolbens 12 umschaltet, immer mehr verlängert. Wenn der höchstzulässige Arbeitsdruck erreicht wird, ist die Schlagenergie auf ein Höchstmass gewachsen und die Schlagzahl (Schlagfrequenz) auf ein Niedrigstmass gesunken.

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2 Blatt Zeichnungen

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1. Schiag-Bohrvorrichtung mit einer hydraulischen Schlagvorrichtung (10) für einen Bohrstrang (47), einer den Bohrstrang (47) vortreibenden Vorschubeinrichtung (49,52) und einem den Bohrstrang (47) drehenden Drehmotor (46), bei welcher die Schlagvorrichtung (10) die folgenden Elemente aufweist:

- einen in einem Arbeitszylinder (11) bewegbaren Arbeitskolben (12),

- einen die Druckzufuhr zum Arbeitszylinder steuernden, in einem Steuerzylinder (24) bewegbaren Steuerkolben (25),

- eine von dem Arbeitszylinder (11) zu dem Steuerzylinder (24) führende Steuerleitung (34), die über axial zu dem Arbeitszylinder (11) gestaffelte, nacheinander durch ein Steuerteil (38) blockierbare Öffnungen (340-347) mit unterschiedlichen Stellen des Arbeitszylinders verbindbar ist,

- und eine an dem Arbeitskolben (12) vorgesehene Steuerkante (17), die bei der Bewegung des Arbeitskolbens (11) die Öffnungen (340-347) nacheinander mit einer Druckleitung (15) verbindet,

- wobei das Steuerteil ein Kolben (38) ist, dessen Stellung sich in Abhängigkeit von der Grösse eines Steuerdrucks verändert,

dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck für den Kolben (38) von der Vorlaufleitung (50) der Vorschubeinrichtung (49, 52) entnommen ist.

2. Schlag-Bohrvorrichtung mit einer hydraulischen Schlagvorrichtung (10) für einen Bohrstrang (47), einer den Bohrstrang (47) vortreibenden Vorschubeinrichtung (49, 52) und einem den Bohrstrang (47) drehenden Drehmotor (46), bei welcher die Schlagvorrichtung (10) die folgenden Elemente aufweist:

- einen in einem Arbeitszylinder (11) bewegbaren Arbeitskolben (12),

- und eine an dem Arbeitskolben (12) vorgesehene Steuerkante (17), die bei der Bewegung des Arbeitskolbens (11) die Öffnungen (340-347) nacheinander mit einer Druckleitung (15) verbindet.

dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck für den Kolben (38) von der Vorlaufleitung (54) des Drehmotors (46) entnommen ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schlag-Bohrvorrichtung mit einer hydraulischen Schlagvorrichtung (10) für einen Bohrstrang (47), einer den Bohrstrang (47) vortreibenden Vorschubeinrichtung (49, 52) und einem den Bohrstrang (47) drehenden Drehmotor (46), bei welcher die Schlagvorrichtung (10) die folgenden Elemente aufweist:

- einen in einem Arbeitszylinder (11) bewegbaren Arbeitskolben (12),

- eine von dem Arbeitszylinder (11) zu dem Steuerzylinder (24) führende Steuerleitung (34), die über axial zu dem Arbeitszylinder (11 ) gestaffelte, nacheinander durch ein Steuerteil (38) blockierbare Öffnungen (340-347) mit unterschiedlichen Stellen des Arbeitszylinders verbindbar ist,

- und eine an dem Arbeitskolben (12) vorgesehene Steuerkante (17), die bei der Bewegung des Arbeitskolbens (11)

die Öffnungen (340-347) nacheinander mit einer Druckleitung (15) verbindet,

dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck für den Kolben (38) von der Druckleitung (15) entnommen ist.

4. Schlag-Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen Löcher (36) in einem zylindrischen Wandteil des Arbeitszylinders (II) sind, dass die Löcher (36) einander in axialer Richtung überdecken, und dass benachbarte Löcher (36) in Umfangs-richtung gegeneinander versetzt und mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind.