DE1127838B

DE1127838B - Large hole drilling machine

Info

Publication number: DE1127838B
Application number: DEZ6838A
Authority: DE
Inventors: Fritz Zimmermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-09-03
Filing date: 1958-09-03
Publication date: 1962-04-19

Description

Grofflochbohrmaschine Die Erfindung betrifft eine Großlochbohrmaschine zur Herstellung yon Gesteinsbohrlöchem, wie sie beispielsweise zum Einführen der Sprengladung beim Absprengen von Gesteinswänden in Steinbrüchen erforderlich sind.Large hole drilling machine The invention relates to a large hole drilling machine for the production of rock drill holes, such as those used, for example, for introducing the Explosive charges are required when blasting rock walls in quarries.

Es sind Großlochbohrmaschinen bekannt, bei denen das Bohrwerkzeug auf elektromotorischem Wege und solche, deren Bohrwerkzeug ausschließlich durch Preßluft betrieben wird, wobei dieselben in beiden Fällen spanabhebend wirken.Large hole drilling machines are known in which the drilling tool by electromotive means and those whose drilling tool is exclusively through Compressed air is operated, the same having a cutting effect in both cases.

Außerdem sind preßluftbetriebene Bohrmaschinen bekannt, die auch schlagend wirken, die jedoch ausschließlich mit Luftrotations-, Kolben- oder Hydraulikmotoren angetrieben werden.In addition, air-powered drills are known that also hitting work, but only with air rotation, piston or hydraulic motors are driven.

Nachteilig ist in den beiden ersteren Fällen, daß die Bohrkronen nicht nur einer sehr starken Ab- nutzung unterliegen, sondern auch einen außerordentlichen großen Kraftverbrauch bedingen, während im letzteren Falle durch die vielen rotierenden und gleitendenTeile derMotore zu hoheUnterhaltungskosten entstehen. Da die Motore einen Wirkungsgrad von 40 bis 50 0/9 haben, bedingen sie auch einen sehr hohen Aufwand an Betriebsmitteln. Der größte Nachteil ist, daß diese Motore in ihrer Drehzahl nicht konstant sind.The disadvantage in the first two cases that the bits not only subject to excessive wear and tear, but also an extraordinary large power consumption condition, while in the latter case by the many rotating and moving parts derMotore caused excessive entertainer. Since the motors have an efficiency of 40 to 50 0/9 , they also require a very high level of operating resources. The main disadvantage is that these motors are not constant in speed.

Ein weiterer Nachteil dieser Ausführungsformen liegt jedoch darin, daß es mit einem Druckluftmotor nicht gelingt, ein gleichbleibendes Verhältnis zwischen Schlagzahl und Drehzahl des -Hammers zu erhalten, denn je größer die Belastung des Drehmotors wird, je langsamer läuft der Motor. Damit wird der Verbrauch an Druckluft für den Drehmotor geringer, so daß die überschüssige Luft dem Hammer zufließt und so die Schlagzahl noch mehr erhöht. Weiterhin bedingt der hohe Energieverbrauch der vorerwähnten Großlochbohrmaschinen schwere Kompressoren von 6 bis 12 m3, die fast nur stationär ausgeführt werden können.Another disadvantage of these embodiments is that it is not possible with a compressed air motor to obtain a constant ratio between the number of blows and the speed of the hammer, because the greater the load on the rotary motor, the slower the motor runs. This reduces the consumption of compressed air for the rotary motor, so that the excess air flows into the hammer and thus increases the number of blows even more. Furthermore, the high energy consumption of the aforementioned large hole drilling machines requires heavy compressors of 6 to 12 m3, which can almost only be carried out stationary.

Zur Vermeidung dieser Nachteile setzt hier die Erfindung ein und schlägt eine Großlochbohrmaschine mit einem hohen Wirkungsgrad vor, die aus einem Tieflochbohrhammer, der über ein verlängerbares Bohrgestänge mit einem elektrischen Drehmotor hohen Drehmomentes verbunden ist, einer Bohrlafette mit Schlitten und einem elektrischen Vorschubmotor, der gleichzeitig als Hubwerk dient, einem mit der Großlochbohrmaschine fest verbundenen Kleinkompressor zur Erzeugung der Hammerbetriebs- und Spülluft und einem Fahrgestell mit Schwenkbügel und Schwenkvorrichtung, die wahlweise als hydraulischer Zylinder oder als handbetätigte Zahnstange ausgebildet ist, besteht. Vorteilhaft ist der Drehmotor mit dem Schlitten fest verbunden und an der Bohrlafette auf und ab gleitbar angebracht. Eine Kette und/oder ein Seilzug verbinden den Schlitten mit dem am oberen Ende der Bohrlafette sitzenden Vorschubmotor. Zum Regeln der Vorschubbewegung des Schlittens sind Spannfedern sowie Anschlag- und Ausklinkorgane vorgesehen.To avoid these disadvantages, this is where the invention comes in and proposes a large hole drilling machine with a high degree of efficiency, which consists of a deep hole hammer, the high via an extendable drill pipe with an electric rotary motor Torque is connected, a drill carriage with slide and an electric Feed motor, which also serves as a hoist, one with the large hole drilling machine Firmly connected small compressor for generating the hammer operating and purging air and a chassis with swivel bracket and swivel device, which can optionally be used as a hydraulic cylinder or is designed as a hand-operated rack, there is. The rotary motor is advantageously firmly connected to the slide and to the drill carriage mounted so that it can slide up and down. A chain and / or a cable link the slide with the feed motor located at the upper end of the drilling carriage. For regulating the feed movement tension springs as well as stop and release elements are provided for the slide.

Der Kompressor ist vorteilhaft auf dem Fahrgestell nahe der Vorderachse angeordnet.The compressor is advantageously on the chassis near the front axle arranged.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der beispielhaften Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform erkennbar.Further features of the invention are shown in the exemplary drawing a preferred embodiment recognizable.

Fig. 1 zeigt die Großlochbohrinaschine nach der Erfindung in Seitenansicht; Fig. 2 stellt die gleiche Maschine in Vorderansicht dar; Fig. 3 zeigt den Schlitten im Längsschnitt; Fig. 4 ist ein Schnitt nach IV-IV der Fig. 3; Fig. 5 gibt die Bohrkrone in Seitenansicht wieder; Fig. 6 zeigt ein Schlagpild der Bohrkrone bei fortlaufender Drehung; Fig. 7 gibt die einzelnen Stellungen des Bohrgestänges während der Vorschubbewegung wieder. Die erfindungsgemäße Großlochbohrinaschine besteht aus einem Tieflochbohrhammer 1, einem elektrischen Drehmotor 2, einer Bohrlafette 3, einem Vorschubmotor 4, einem Fahrgestell 5 und einem Kompressor 6. Fig. 1 shows the large hole drilling machine according to the invention in side view; Fig. 2 shows the same machine in front view; Fig. 3 shows the carriage in longitudinal section; Fig. 4 is a section on IV-IV of Fig. 3; Fig. 5 shows the drill bit in side view; 6 shows an impact pattern of the drill bit with continuous rotation; Fig. 7 shows the individual positions of the drill rod during the feed movement. The large hole drilling machine according to the invention consists of a deep hole hammer 1, an electric rotary motor 2, a drilling carriage 3, a feed motor 4, a chassis 5 and a compressor 6.

Der Tieflochbohrhammer 1 ist in bekannter Weise als Preßluftbohrhammer ausgebildet. Er sitzt am unteren Ende eines Bohrgestänges 7, das den Bohrhaminer mit dem Drehmotor 2 verbindet. Die Schlagfläche des Hammers ist in Form einer Bohrkrone 8 mit vier kreuzweise angeordneten Schneiden 9 ausgebildet. Der Drehmotor, der über ein Getriebe 10 und über eine Rutschkupplung 11 mit dem Bohrgestänge 7 verbunden ist, wird durch einen Schlitten 12 getragen und mit Hilfe seitlicher Streben 13 gehalten. Der Drehmotor hat. die, Aufgabe, das Bohrgestänge und damit den Hammer bei jgdeni# Schlag etwas zu verdrehen, um somit zu gewährleisten, daß die Schneidfläche der Bohrkrone jeweils eine andere Stellung zum Gestein hat.The downhole hammer 1 is designed in a known manner as a pneumatic drill. It sits at the lower end of a drill rod 7 which connects the hammer drill with the rotary motor 2. The striking surface of the hammer is designed in the form of a drill bit 8 with four cutting edges 9 arranged crosswise. The rotary motor, which is connected to the drill rod 7 via a gear 10 and a slip clutch 11 , is carried by a slide 12 and held with the aid of lateral struts 13 . The rotary motor has. to twist the, task, the drill string and the hammer at jgdeni # blow slightly to ensure thus that the cutting face of the drill bit each has a different position relative to the rock.

Der Schlitten 12 ist 'an der Lafette 3' auf und ab gleitbar ausgebildet. Hierzu wird er -von einer Kette 14 sowie einem Seilzug 15 geführt. Während die Kette 14 zum Schlitten nach oben über ein Kettenrad 1,6, das auf der Triäbwelle des Vorschubmotors 4 sitzt, läuft, geht der Seilzug vom Schlitten nach unten und -über eine Seilrolle 17 am unteren Ende der Lafette. Die nicht am Schlitten befestigten Enden von Kette und Seilzug sind miteinander verbunden, so daß Kette, Schlitten und Seilzug einen geschlossenen Ring bilden. Am Schlitten sind außerdem Spannfedern 18 sowie Anschlagorgane 19 und 20 und ein Steuerschalter 21 angeordnet, um somit die Vorschubbewegung für das Bohrgestänge regeln zu können.The carriage 12 is formed so that it can slide up and down on the mount 3 '. To this end, it is guided by a chain 14 and a cable 15 . While the chain 14 to the slide runs upwards over a chain wheel 1.6, which sits on the Triäbwelle of the feed motor 4, the cable from the slide goes down and over a pulley 17 at the lower end of the mount. The ends of the chain and cable that are not attached to the slide are connected to one another so that the chain, slide and cable form a closed ring. Tension springs 18 as well as stop members 19 and 20 and a control switch 21 are also arranged on the slide in order to be able to regulate the feed movement for the drill rod.

Die Bohrlafette 3 trägt an ihrem oberen Ende den Vorschubmotor 4, der ebenso wie der Drehmotor 2 als Elektromotor ausgebildet ist. Die Bohrlafette ist vorteilhaft umschwenkbar ausgebildet, so daß sie beim Transport der Großlochbohrmaschine umgelegt werden kann. Ein Schwenkbügel 22 stützt die Lafette etwa in der Mitte. Dieser Schwenkbügel ist um eine Schwenkachse 23 nahe der Lafette 3 sowie einer Schwenkachse 24 drehbar gelagert. Eine Halterung25 dient zur Verbindung von Schwenkbügel und Bohrlafette. Die Schwenkbewegung kann durch eine von Hand zu betätigende Zahnstangenwinde 26 ausgelöst werden. Statt einer Zahnstangenwinde kann jedoch auch ein hydraulisch arbeitender Zylinder Verwendung finden. Hierdurch ist es möglich, die Bohrlafette in jede beliebige und sowohl für den Bohrvorgang als auch für den Transport günstige Lage zu bringen. Da die Bohrlafette an ihrem unteren Ende mit einem Drehgelenk 27 verbunden ist, ist es außerdem zusätzlich möglich, die Lafette auch um ihre senkrechte Achse zu drehen.At its upper end, the drilling carriage 3 carries the feed motor 4, which, like the rotary motor 2, is designed as an electric motor. The drilling carriage is advantageously designed to be pivotable so that it can be turned over when the large hole drilling machine is transported. A swivel bracket 22 supports the mount approximately in the middle. This swivel bracket is mounted rotatably about a swivel axis 23 near the mount 3 and a swivel axis 24. A bracket25 is used to connect the swivel bracket and the drill carriage. The pivoting movement can be triggered by a manually operated rack and pinion winch 26 . Instead of a rack and pinion winch, however, a hydraulically operating cylinder can also be used. This makes it possible to bring the drilling carriage into any position that is favorable for both the drilling process and for transport. Since the lower end of the drilling carriage is connected to a swivel joint 27 , it is also possible to rotate the carriage about its vertical axis.

Der Schwenkbügel 22 ruht auf dem Fahrgestell 5, das mit einer Vorderachse 28 sowie einer Hinterachse 29 und Laufrädern 30 ausgerüstet ist. Um eine bessere Beweglichkeit des Fahrgestelles zu erzielen, sind vorn ein Laufrad, hinten dagegen zwei Laufräder vorgesehen. Außerdem ist am vorderen Laufrad eine Deichsel 31 angeordnet, um die Großlochbohrmaschine an eine bekannte Zugmaschine anhängen zu können.The swivel bracket 22 rests on the chassis 5, which is equipped with a front axle 28 and a rear axle 29 and running wheels 30 . In order to achieve better mobility of the chassis, one wheel is provided at the front and two wheels at the rear. In addition, a drawbar 31 is arranged on the front wheel in order to be able to attach the large hole drilling machine to a known tractor.

Auf dem Fahrgestell 5 ruht der Kompressor 6. Dieser Kompressor 6 erzeugt die Druckluft, die notwendig ist, um den Preßlufthammer die notwendige Schlagkraft zu verleihen und gleichzeitig das Bohrklein aus dem Bohrloch herauszubringen. Der Kompressor 6 ist daher über eine nicht gezeigte Schlauchleitung mit dem Bohrgestänge verbunden, um voÜ hier bis zu dem Hammer 1 zu gelangen. Außerdem sitzt auf dem Fahrgestell ein Schaltschrank 32, von dem aus die Maschine in Gang gesetzt werden kann.The compressor 6 rests on the chassis 5. This compressor 6 generates the compressed air which is necessary to give the pneumatic hammer the necessary impact force and at the same time to bring the cuttings out of the borehole. The compressor 6 is therefore connected, via a not shown hose line to the drill string in order to get voué here up to the hammer. 1 In addition, there is a switch cabinet 32 on the chassis, from which the machine can be started.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Großlochbohrmaschine geht wie folgt vor sich: Nachdem die Maschine an ihren Einsatzort gebracht worden ist, wird die Bohrlafette 3 aufgerichtet und das Bohrgestänge 7 mit dem Bohrhammer 1 so über die zu bohrende Stelle eingerichtet, daß die Bohrkrone 8 an der voraus bestimmten Stelle in das Gestein eindringen kann. Nun werden die beiden Elektromotoren 2 und 4 sowie der Kompressor 6 in Betrieb gesetzt. 'Dabei saugt der Kompressor von außen Luft an, führt diese durch den als Luftbehälter dienenden Rohrrahmen des Fahrgestelles 5 und von hier aus weiter durch die Schlauchleitung bis zu dem Luftanschlußstutzen 33. Von hier aus wird die Luft durch das Gestänge 7 in den Hammer 1 gedrückt. Dieser Luftdruck bewirkt, daß der Kolben im Hammer 1 sich nach unten bewegt und der Bohrkrone 8 einen Schlag gibt. Durch die Luftaustrittsöffnungen gelangt die Luft neben dem Bohrhammer und Bohrgestänge ins Freie und bringt dabei das Bohrklein aus dem Bohrloch nach oben.The method of operation of the large hole drilling machine according to the invention is as follows: After the machine has been brought to its place of use, the drill carriage 3 is erected and the drill rod 7 is set up with the hammer drill 1 over the point to be drilled that the drill bit 8 is determined in advance Body can penetrate into the rock. The two electric motors 2 and 4 and the compressor 6 are now put into operation. The compressor sucks in air from the outside, guides it through the tubular frame of the chassis 5, which serves as an air reservoir, and from here on through the hose line to the air connection nozzle 33. From here, the air is pressed through the rod 7 into the hammer 1 . This air pressure causes the piston in the hammer 1 to move downwards and to give the drill bit 8 a blow. The air passes through the air outlet openings next to the hammer drill and drill rods and brings the cuttings up out of the borehole.

Der Vorschub für das Bohrgestänge und den Bohrhammer wird durch den Elektromotor 4 geregelt. In Fig. 7 sind die einzelnen Stellungen der Vorschubbewegung schematisch dargestellt. In der Stellung a ist die Feder 18 gespannt, der Vorschubmotor ist nicht in Tätigkeit, Kette und Seilzug 14 bzw. 15 stehen still, der Steuerschalter 21 hegt am Anschlag 19 an. Da die Feder 18 die Tendenz hat, sich zu entspannen, wird das Bohrgestänge 7 nach unten gedrückt. Dabei wird der Steuerschalter 21 mit nach unten beweg' bis dieser gegen den Anschlag 20 kommt. Bei Berührung des Anschlages 20 schaltet der Vorschubmotor 4 ein, die Kette 14 bzw. der Seilzug 15 drehen sich um das Kettenrad 16 bzw. die Seilrolle 17 und spannen somit die Feder 18 wieder nach. Die Stellung c läßt das Einsetzen des Vorschubmotors 4 erkennen. Die Stellung b ist eine Zwischenstellung zwischen a und c. Bei der Stellung d hat der Steuerschalter wieder die gleiche Stellung wie bei a erreicht, jedoch sind inzwischen das Bohrgestänge und der Bohrhammer weiter in das Gestein eingedrungen.The feed for the drill rods and the hammer drill is regulated by the electric motor 4. In Fig. 7 the individual positions of the feed movement are shown schematically. In position a, the spring 18 is tensioned, the feed motor is not in operation, the chain and cable 14 or 15 are at a standstill, the control switch 21 rests against the stop 19. Since the spring 18 has a tendency to relax, the drill pipe 7 is pressed downwards. The control switch 21 is moved downwards with it until it comes against the stop 20. When the stop 20 is touched, the feed motor 4 switches on, the chain 14 or the cable pull 15 rotate around the chain wheel 16 or the cable pulley 17 and thus tension the spring 18 again. The position c shows the onset of the feed motor 4. Position b is an intermediate position between a and c. In position d , the control switch has again reached the same position as in a, but the drill rod and hammer drill have penetrated further into the rock in the meantime.

Nach jedem Schlag wird der Bohrkrone durch den Drehmotor 2 eine geringe Drehung verliehen, um so zu erreichen, daß die Schneiden 9 der Bohrkrone stets auf eine andere Stelle des Gesteins schlagen.After each stroke, the drill bit is given a slight rotation by the rotary motor 2 in order to ensure that the cutting edges 9 of the drill bit always hit a different point on the rock.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dem Gestänge bei etwa 1000 Schlagbewegungen in der Minute eine Drehbewegung von 63 Umdrehungen in der Minute zu geben. Dabei führt die Bohrkrone bei 60 Schlägen eine Viertelumdrehung aus, so daß bei jeder vollen Umdrehung ungefähr 240 Gesteinssplitter keilförmiger Gestaltung im Winkel von 1,5' anfallen, die zusammen mit dem gleichzeitig aus der Bohrkrone anfallenden Gesteinsstaub durch die austretende Preßluft nach oben gedrückt und aus dem Bohrloch herausgeblasen werden. Durch dieses Verhältnis zwischen Schlagzahlen des Hammers und Drehzahlen der Bohrkrone ist gewährleistet, daß die Schneiden der Bohrkrone'niemals in eine ihrer vorhergehenden Schlaglagen zurückgelangen.It has proven to be particularly advantageous to give the linkage a rotary movement of 63 revolutions per minute at about 1000 impact movements per minute. The drill bit executes a quarter turn at 60 strokes, so that with each full rotation approximately 240 rock fragments with a wedge-shaped design at an angle of 1.5 ' are produced, which, together with the rock dust simultaneously arising from the drill bit, are pushed up and out by the escaping compressed air blown out of the borehole. This relationship between the number of strokes of the hammer and the number of revolutions of the drill bit ensures that the cutting edges of the drill bit never return to one of their previous striking positions.

Ist die gewünschte Bohrtiefe erreicht, so kann der Bohrhammer durch den nun als Hubmotor arbeitenden Vorschubmotor 4, der ebenso wie der Drehmotor 2 mit einer Rutschkupplung 34 und einem Ge- triebe 35 versehen ist, hochgezogen werden. Hierbei laufen Kette und Seilzug in umgekehrter Richtung. Beim Weitertransport der Großlochbohrmaschine wird durch Betätigung der Zahnstangenwinde 26 der Schwenkbügel 22 und damit die Lafette 3 auf das Fahrgestell 5 umgelegt.Once the desired depth is reached, the hammer drill can be prepared by the now functioning as the hoisting motor feed motor 4, which drives, as well as the swing motor 2 with a slip clutch 34 and an overall 35 is provided, are pulled up. The chain and cable run in the opposite direction. When the large hole drilling machine is transported further, the swivel bracket 22 and thus the mount 3 are moved onto the chassis 5 by actuating the rack and pinion winch 26 .

Durch Benutzung eines Elektromotors für die rehbewegung der Bohrkrone und einem Kompressor für die Schlagbewegung des Hammers wird erreicht, daß einmal die Drehbewegung der Bohrkrone immer genau konstant gehalten werden kann, andererseits die Schlagzahlen des Hammers durch Regulierung des Kompressors je nach den gegebenen Gesteinsverhältnissen regelbar sind, wobei 1000 Schlagbewegungen des Hammerwerks 4 atü, 1225 Schlagbewegungen des Hammerwerks 5 atü, 1405 Schlagbewegungen des Hammerwerks 6 atü, 1540 Schlagbewegungen des Hammerwerks 7 atü, 1630 Schlagbewegungen des Hammerwerks 8 atü erfordern.By using an electric motor for the rotation of the drill bit and a compressor for the striking movement of the hammer, it is achieved that, on the one hand, the rotary movement of the drill bit can always be kept exactly constant, and, on the other hand, the number of strokes of the hammer can be regulated by regulating the compressor depending on the given rock conditions. 1000 striking movements of the hammer mechanism 4 atü, 1225 striking movements of the hammer mechanism 5 atü, 1405 striking movements of the hammer mechanism 6 atü, 1540 striking movements of the hammer mechanism 7 atü, 1630 striking movements of the hammer mechanism 8 atü.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Large hole drilling machine, characterized by the combination of the following features: a) a deep hole hammer drill (1) of known design, which is connected to an electric rotary motor (2) with high torque via an extendable drill rod (7); b) a drilling carriage (3) with slide (12) and an electric feed motor (4), which also serves as a lifting mechanism; c) a small compressor (6) of any type firmly connected to the large hole drilling machine for generating the hammer operating and scavenging air, and d) a chassis (5) of known type with swiveling hill (22) and swiveling device (26), the latter optionally as hy - Is designed hydraulic cylinder or as a hand-operated rack.

2. Large hole drilling machine according to claim 1, characterized in that the rotary motor (2) is firmly connected to the slide (12) and is designed to be slidable up and down on the mount (3). 3. Large hole drilling machine according to claims 1 and 2, characterized in that tension springs (18) and stops (19 and 20) and a control switch (21) are arranged on the slide. 4. Large hole drilling machine according to claims 1 to 3, characterized in that the slide is connected via a chain (14) and / or a cable pull (15) to the feed motor (4) located at the upper end of the drilling carriage. 5. Large hole drilling machine according to claims 1 to 4, characterized in that the compressor (6) is arranged on the chassis (5) near the front axle (28) . Documents considered: German Auslegeschrift No. 1026 708; USA. Patents No. 2135769, 2 661 189, 2389558. Swiss patent specification No. 292 007.