DE19615307C2 - Hydraulischer Bohrhammer - Google Patents

Abstract

Hydraulische Bohrhämmer können mit zwei oder mehr Two-Speed-Hydraulikmotoren 4, 5 als Drehmotor 2 versehen werden, um so unterschiedlich hohe Drehzahlen bzw. unterschiedlich hohe Drehmomente je nach Bedarf, d. h. nach Belastung der Drehmotoren 2 schalten zu können. Dabei ist hierzu ein einziges Steuerventil 10 vorgesehen, das bei Bedarf die beiden Two-Speed-Hydraulikmotoren 4, 5 in Serie oder parallel schaltet, um so die notwendigen Drehmomente und/oder Drehzahlen vorzugeben. Durch Zuschaltung einer Two-Speed-Automatikschaltung 12 kann der gesamte Betrieb auch automatisiert werden, um so die jeweiligen Modi je nach Bedarf automatisch vorgeben zu können. Mit zwei derartigen Hydraulikmotoren 4, 5 und dem Ventil 10 kann man bei der üblichen Serien- bzw. Parallelschaltung insgesamt drei Drehmomente und drei unterschiedliche Drehzahlen einstellen, wodurch es unter anderem auch möglich ist, mit den vorhandenen Hydraulikmotoren 4, 5 auch mit Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers den Bohrbetrieb abzuwickeln.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Bohrhammer mit einem auf das Bohrgestänge einwirkenden, über Drehschieber hin- und herbewegbaren und drehbaren Schlagkolben, der über einen Drehmotor angetrieben ist und bei dem ein den Volumen­ strom einstellendes Ventil die Rotationsgeschwindigkeit steuert.

Bei dieser Bohrvorrichtung sind die Steuer- und Regelventile an dessen Gehäuse befestigt und mittels eines gemeinsamen Elementes voneinander abhängig betätigbar. Ein Benutzer soll mit dieser Bohrvorrichtung auch während des Bohrvorganges die Schlagleistung und Rotation des Werkzeuges ändern können, ohne den Bohrvorgang unterbrechen zu müssen (DE 30 23 600 C2). Dazu sind die Steuer- und Regelventile, die am Gehäuse befestigt sind, mittels eines gemeinsamen Elementes voneinander ab­ hängig betätigbar. Die Einstellmöglichkeit der hier gelehrten Steuerung der Ventile sieht zunächst eine erste Stellung des Steuerventils vor, in der der Hydraulikkreis der Hydraulikpumpe vollständig geöffnet und der Hydraulikkreis des Rotationsmotors ge­ schlossen ist. Schlagkolben und Werkzeug bzw. Rotationsmotor stehen still. In der zweiten Stellung des Steuerventils ist der Hydraulikkreis so weit gedrosselt, dass im Hydraulikkreis der Öldruck auf den Wert ansteigt, bei dem das Spülventil öffnet. In der dritten Stellung des Steuerventils schließlich ist der Hydraulikkreis so stark gedrosselt, dass letztlich die Bewegung des Schlagkolbens einsetzt. In der vierten Stellung des Steuerventils ist der Hydraulikkreis schließlich vollständig gesperrt. Bei dieser bekann­ ten Bohrvorrichtung hat es der Erfinder als nachteilig erkannt, das Schlagleistung und Rotationsgeschwindigkeit mittels Stellvorrichtung nur gemeinsam gedrosselt werden können und somit keine unterschiedliche Einstellung von Drehzahl und Drehmoment realisierbar ist. Auch die US-PS 1,587,298 zeigt eine Bohrvorrichtung, bei der ein Bohrwerkzeug sowohl ausschließlich rotierend als auch zusätzlich eine Schlagbewegung ausführend arbeiten kann. Jeweils zwei seitliche, hydraulische angetriebene Rotoren wird dabei über entsprechende Verzahnungen ein zentraler Rotor zur Übertragung an­ getrieben. Auch hier fehlt es an geeigneten, getrennten Einstellungen für Schlagleistung und Rotationsgeschwindigkeit.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, bei mit mehreren Drehmoto­ ren arbeitenden Bohraggregaten eine bessere Ausnutzung bezüglich Drehmoment und Drehzahl zu ermöglichen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass als Drehmotor mehrere Hydraulikmotoren dienen, die über ein zusätzlich zum Handventil vorgesehe­ nes Steuerventil über ein Schaltventil mit Two-Speed-Modus in Serie oder parallel schaltbar ausgebildet sind.

Diese Lösung stellt eine deutliche Vereinfachung gegenüber dem bisher bekann­ ten Stand der Technik dar, weil das Bohraggregat auf die jeweilige Belastung des Bohrhammers eingestellt werden kann. Über ein Steuerventil kann das Bohraggregat so geschaltet werden, dass die beiden vorgesehenen Hydraulikmotoren mit Steueröl ent­ sprechend beaufschlagt werden, damit ein höheres Drehmoment bei verringerter Dreh­ zahl erreicht wird. Andererseits kann das Steuerventil auch so geschaltet werden, dass mit hoher Drehzahl und verringertem Drehmoment gearbeitet wird. Durch die Two- Speed-Automatik-Schaltung wird der Steuerölanschluss bedarfsweise geschaltet, um entweder ein höheres Drehmoment oder eine höhere Drehzahl oder einen dritten Modus umzuschalten. Die Hydraulikmotoren können in Serie und im sogenannten High-Speed- /Low-Torque-Modus (HS/LT) oder in Serie und im sogenannten High-Torque/Low- Speed-Modus (HT/LS) betrieben werden. Zudem können die gleichen Hydraulikmoto­ ren im Parallelbetrieb und im HT/LS-Modus betrieben werden. Je nach Schaltvariante kann so beispielsweise ein Drehmoment mit einem Drehmoment von 2520 Nm und einer Drehzahl von 154 oder einem Drehmoment von 4240 und einer Drehzahl von 77 oder aber einem Drehmoment 8450 und einer Drehzahl von 38,5 betrieben werden. Schon diese Aufzählung verdeutlicht, dass diese Lösung erhebliche Vorteile aufweist, wobei je nach zum Einsatz kommendem Hydraulikmotor bzw. Two-Speed-Motor auch noch unterschiedliche Drehmomente und Drehzahlen eingehalten bzw. erzeugt werden können. Gerade für den Bohrbetrieb erweist sich eine derartige Lösung als besonders vorteilhaft, wobei durch das einzige zum Einsatz kommende Steuerventil der Betrieb sicher und einfach ist, wobei der Bohrmeister lediglich das Handventil und das zugeordnete Steuerventil zu betätigen hat, wobei die Erfindung hierzu ergänzend vor­ sieht, dass zwei im Two-Speed-Modus schaltbare Hydraulikmotoren vorgesehen und über das Steuerventil ansprechbar sind. Damit ist eine gute Übersichtlichkeit gewahrt und ein schnelles Reagieren, da das Steuerventil ausgesprochen einfach ausgeführt sein kann, da es mit dem Handventil und Schaltventil kooperierend wirkt.

Eine weitere zweckmäßige Lösung ist die, bei der das Steuerventil dem Hand­ ventil zugeordnet ist. Gemeint ist damit, daß beide praktisch eine Einheit bilden, die am Steuerpult eines Bohrhammers so angeordnet werden können, daß die Bedienung dadurch entsprechend erleichtert ist.

Die Erfindung sieht vor, daß das Schaltventil über den am Pumpenanschluß anstehenden Pumpendruck schaltbar ausgebildet ist, so daß eine besondere Bedienung nicht erforderlich wird. Vielmehr kann über das Steuerventil das Schaltventil automa­ tisch mitgeschaltet werden, über das die beiden Hydraulikmotoren entweder auf Serie oder auf Parallelbetrieb geschaltet werden können.

Eine besonders einfache und zweckmäßige Ausbildung ist die, bei der das Steu­ erventil als 6/3-Wegeventil ausgebildet ist. Diese Steuerventil stellt eine kompakte Bau­ einheit dar, die mit dem Handventil zusammen wie weiter vorne schon erwähnt dem Steuerpult so zugeordnet ist bzw. von dort aus anzusprechen ist, um so den Betrieb der gesamten Schaltung bzw. des Maschinenaggregates sicher und übersichtlich zu gestal­ ten.

In weiterer Vereinfachung der vorgesehenen Schaltung ist vorgesehen, daß das Steuerventil über Kippschalter oder Druckschalter verfügt und mit dem Ventilgehäuse des Handventils eine Baueinheit darstellt. Durch die Integration des Steuerventils in das Handventil oder umgekehrt erübrigt sich bei der Montage besondere Obacht, weil ein­ fach die zugeordneten Anschlüsse bedient werden müssen, um den Betrieb der beiden Hydraulikmotoren in der richtigen Weise zu ermöglichen. Fehler können bei entspre­ chender Ausbildung nicht auftreten.

Die Two-Speed-Schaltung bzw. Anordnung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch automatisiert werden, d. h. der Umschaltprozeß von einem Modus in den anderen, indem dem Steuerventil ein Ein-/Ausventil einer Two-Speed-Automatik- Schaltung ausgangsseitig zugeordnet ist. Damit kann die Two-Speed-Automatik-Schal­ tung einfach und sicher zugeschaltet werden, die dann den Steuerölweg zu den Hydrau­ likmotoren blockiert und nur über die Two-Speed-Automatik-Schaltung ermöglicht. Erfolgt nun beim Betrieb des Bohrhammers eine entsprechende Auslastung oder Überla­ stung, so erfolgt über die Two-Speed-Automatik-Schaltung automatisch eine Umschal­ tung vom entsprechenden Modus in den nächsten, wenn der entsprechende Grenzwert erreicht ist. Der Bohrmeister selbst braucht gar nicht mehr einzugreifen, sondern der gesamte Betrieb des Bohrhammers läuft entsprechend automatisiert ab. Dies hat natür­ lich den Vorteil, daß es zu Überlastungen der einzelnen Aggregate insbesondere der Drehmotoren nicht kommen kann, weil rechtzeitig eine Umschaltung in den nächsten Modus erfolgt. Dabei ist es auch denkbar, das Ziehen der Rohre unter Beibehaltung der Two-Speed-Automatik-Schaltung vorzunehmen, da über diese Schaltung sichergestellt ist, daß der jeweils optimale Modus für ein gleichmäßiges und sicheres Ziehen der Bohrrohre sorgt.

Eine Fehlschaltung oder eine Doppelbelastung der Hydraulikmotoren mit Steue­ röl wird sicher dadurch unterbunden, daß die Two-Speed-Automatik-Schaltung einen der Automatikeinheit vorgeschalteten Druckschalter aufweist, der in Abhängigkeit vom Ein-/Ausventil schaltend eingestellt ist. Hierbei ist sichergestellt, daß erst dann, wenn das entsprechende Ein-/Ausventil in der Steueröl-Leitung des Steuerventils geschaltet ist, die Two-Speed-Automatik-Schaltung wirksam wird. Nur bei geschlossenem Ein- /Ausventil kann die Two-Speed-Automatik-Schaltung durch den Druckschalter bzw. dessen Schalten angesprochen werden. Damit ist ein insgesamt sicherer Automatik­ betrieb möglich, ohne daß der Bohrmeister eingreifen muß, ja ohne daß er die gesamte Anordnung überhaupt überwachen muß.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Maschinenaggre­ gat geschaffen ist, das vorteilhaft auf die jeweilige Arbeit bzw. Belastung des Bohr­ hammers eingestellt werden kann. Je nach Erfordernis kann mit drei unterschiedlichen Drehmomenten und drei unterschiedlichen Drehzahlen gearbeitet werden, so daß prak­ tisch alle denkbaren Anwendungsfälle bedient werden können, ohne daß es erforderlich ist, andere, d. h. entweder wesentlich stärkere oder wesentlich schwächere Drehmoto­ ren einzusetzen. Damit wird der Nachteil, daß derartige Two-Speed-Motoren teurer als übliche Drehmotoren sind, mehr als ausgeglichen, zumal bei einer derartigen Ausbil­ dung mit einem Maschinenaggregat bzw. mit einem Bohrhammer Bohrrohre unter­ schiedlichen Durchmessers gebohrt und gezogen werden können, ohne daß es erforder­ lich ist die Drehmotoren entsprechend auszuwechseln. Die Aufrüst- und Abrüstzeiten für das Wechseln von Drehmotoren liegen im Stundenbereich, so daß die Mehrkosten für die Two-Speed-Motoren in relativ kurzer Zeit amotisiert sind.

Weitere Einzelheiten bezüglich des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen

Fig. 1 einen Schaltplan eines Bohrhammers mit zwei Two-Speed- Hydraulikmotoren und Handschaltung und

Fig. 2 eine automatisierte Schaltung durch Zuschaltung einer Two-Speed-Automatik.

Fig. 1 zeigt einen einem Maschinenaggregat 1, das nur allgemein dargestellt ist, zugeordneten Drehmotor 2. Dieser Drehmotor 2 ist hier durch zwei Hydraulikmotoren 4, 5 verwirklicht, bei denen es sich um sogenannte Two-Speed-Motoren handelt. Diese beiden Hydraulikmotoren 4, 5 werden durch das Handventil 6 in Betrieb genommen, wobei durch dieses Handventil 6 das Schaltventil 7 angesprochen wird.

Über das Handventil 6 und das Schaltventil 7 werden der Pumpenanschluß 8 und der Tankanschluß 9 mit den beiden Hydraulikmotoren 4, 5 verbunden, wobei je nach Stellung des Schaltventils bzw. des zugeordneten Steuerventiles 10 die beiden Hydraulikmotoren 4, 5 im HT/LS-Modus oder aber im HS/LT-Modus zu betreiben sind.

Zusätzlich und dies wird durch das Steuerventil 10 ermöglicht, ist aber auch ein dritter Modus einzustellen, und zwar in dem das 6/3-Wegeventil, d. h. das Steuerventil 10 den Steuerölanschluß 16 freigibt. Dies ist dann der Fall, wenn das in Fig. 1 wie­ dergegebene Steuerventil 10 entsprechend weit nach rechts verschoben bzw. umgeschal­ tet ist.

Das Schaltventil 7 wird je nach Verbindung mit dem Pumpenanschluß 8 entwe­ der wie in Fig. 1 und auch in Fig. 2 gezeigt in Serie betrieben, d. h. das Hydrauliköl durchfließt die beiden Hydraulikmotoren 4, 5 nacheinander oder aber bei Verschieben des Schaltventils 7 in die andere Position erfolgt ein Parallelbetrieb der beiden Hydrau­ likmotoren 4, 5.

Wird nun das Steuerventil 10 so geschaltet, daß das Steueröl über den Steuer­ ölanschluß 16 hindurchfließen kann, so erfolgt eine entsprechende Beaufschlagung bei­ der Hydraulikmotoren 4, 5 so, daß ein noch höheres Drehmoment bei verringerter Drehzahl erreicht ist. Bei entsprechend anderer Schaltung bzw. Ausbildung des Steuer­ ventils 10 ist es auch denkbar, mit hoher Drehzahl und verringertem Drehmoment zu arbeiten.

Während bei der Darstellung nach Fig. 1 eine vom Bohrmeister ausgehende Schaltung erforderlich ist, ist in Fig. 2 ein Schaltbild wiedergegeben, bei dem auch der Two-Speed-Modus bzw. die Two-Speed-Schaltung automatisch abläuft. Hierzu ist in die Steueröldruckleitung 17 ein Ein-/Ausventil 11 geschaltet. Dieses Ein-/Ausventil 11 und auch das entsprechende Ventil 11' werden durch Betätigen des Ein-/Ausventils 15 mit der Steuerdruckleitung 16' verbunden, so daß dann beide Ein-/Ausventile 11, 11' ent­ sprechend die Druckleitungen verschließen bzw. öffnen.

Fig. 2 verdeutlicht die Schaltung, bei der der Two-Speed-Betrieb automatisiert ist und zwar durch die schon erwähnte Two-Speed-Automatik-Schaltung 12 ist nämlich die Steueröldruckleitung 17 verschlossen und die Druckleitung 18 gleichzeitig freigege­ ben, steigt der Druck im Bereich des Druckschalters 14 an und dieser schaltet die Automatikeinheit 13. Über die Automatikeinheit 13 wird nun der Steuerölanschluß 16" je nach Bedarf geschaltet, um entweder auf höheres Drehmoment oder höhere Drehzahl oder den dritten Modus umzuschalten.

Die Two-Speed-Automatik-Schaltung hat dabei den großen Vorteil, daß ein Eingriff des Bohrmeisters nicht mehr erforderlich ist. Vielmehr schaltet die Automatik­ einheit 13 automatisch entsprechend der Belastung der Hydraulikmotoren 4, 5 von einem Modus in den anderen und zwar jeweils zum günstigsten Zeitpunkt.

Claims (8)

1. Hydraulischer Bohrhammer mit einem auf das Bohrgestänge einwirk­ renden, über Drehschieber hin- und herbewegbaren und drehbaren Schlagkolben, der über einen Drehmotor angetrieben ist und bei dem ein den Volumenstrom einstellendes Ventil die Rotationsgeschwindigkeit steuert, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehmotor (2) mehrere Hydraulikmotoren (4, 5) dienen, die über ein zusätzlich zum Handventil (6) vorgesehenes Steuerventil (19) über ein Schaltventil (7) im Two- Speed-Modus in Serie oder parallel schaltbar ausgebildet sind.

2. Hydraulischer Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Two-Speed-Modus schaltbare Hydraulikmotoren (4, 5) vorgesehen und über das Steuerventil (10) ansprechbar sind.

3. Hydraulischer Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (10) dem Handventil (6) zugeordnet ist.

4. Hydraulischer Bohrhammer nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (7) über den am Pumpenanschluß (8) anstehenden Pumpendruck schaltbar ausgebildet ist.

5. Hydraulischer Bohrhammer nach Anspruch 1 bis Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (10) als 6/3-Wegeventil ausgebildet ist.

6. Hydraulischer Bohrhammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (10) über Kippschalter oder Druckschalter verfügt und mit dem Ventilgehäuse des Handventils (6) eine Baueinheit darstellt.

7. Hydraulischer Bohrhammer nach Anspruch 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerventil (10) ein Ein-/Ausventil (11) einer Two-Speed-Automatik-Schal­ tung (12) ausgangsseitig zugeordnet ist.

8. Hydraulischer Bohrhammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Two-Speed-Automatik-Schaltung (12) einen der Automatikeinheit (13) vorge­ schalteten Druckschalter (14) aufweist, der in Abhängigkeit vom Ein-/Ausventil (11) schaltend eingestellt ist.