DE2511471C3 - Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmaschine - Google Patents
Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere GesteinsbohrmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmaschine, mit einem
Schlagantrieb, einem Rotationsmotor und einem Vorschubmotor, denen jeweils Pumpen, Ventile und
Druckmittelkreise zugeordnet sind, und mit Einrichtungen, durch weiche die Schlagenergie mit steigendem
Drehmoment am Rotationsmotor herabsetzbar ist.
Bei einer bekannten hydraulischen Bohrmaschine dieser Art (DT-AS 12 21 169) sind Rotationsmotor und
Schlagantrieb hydraulisch in Reihe geschaltet, wodurch der infolge zunehmender Leistungsaufnahme am
Rotationsmotor enstehende Druckverlust die für die Schlagvorrichtung zur Verfügung stehende Leistung
vermindert, um ein Festklemmen der Bohrstange zu vermeiden. Beim Einleiten des Bohrvorganges und beim
Bohren in besonders inhomogenem Material ergibt sich damit ein Arbeitsverhalten, das unzweckmäßig ist.
Wenn nämlich die Bohrstange frei oder in weichem Material arbeitet, wenn also wenig Rotationsenergie
benötigt wird, dann ist die Schlagleistung am höchstens, während das umgekehrte Verhalten sinnvoll wäre, um
die Bohrstange mit Feinvorschub in hartes Material einzuführen. Ein ähnliches Verhalten zeigt auch eine
weitere, aus de FR-PS 21 29 276 bekannte Konstruktion.
Da somit bei der bekannten Lösung sowohl beim
Ansetzen wie auch z. B. nach Durchfahren eines Hohlraumes der Angriff verhältnismäßig hart erfolgt
und dadurch die Gefahr eines Verklemmens nach sich zieht, muß zumindest in schwierigem Gestein die Arbeit
bei einer derartigen bekannten Bohrmaschine ständig überwacht werden, und es ist im wesentlichen kein
automatisierter Arbeitsbetrieb möglich, der die Bohrarbeit so erleichtert, daß eine Person mehrere Bohrmaschinen
bei gleichzeitigem Einsatz überwachen kann. Diese Aufgabe soll durch die Erfindung gelöst werden,
die für eine· Bohrmaschine der eingangs genannten Art
durch zwei von dem Druckmittelkreis des Rolationsmotors gesteuerte Ventile gekennzeichnet ist, durch welche
bei Druckanstieg bzw. Druckabfall im Druckmittelkreis des Rotationsmotors über bzw. unter einen bestimmten
Grenzwert Druckflüssigkeit aus dem Druckmittelkreis des Schlagantriebes ablaßbar ist.
Durch eine derartige Ausgestaltung wird eine Arbeitsweise erreicht, die einen automatisierten Arbeitsablauf
ermöglicht, da in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des Rotationsmotores die Energie
des Schlagantriebes sowohl bei steigendem wie auch bei fallendem Drehmoment des Rotationsmotores herabgesetzt
wird. Außerdem kann der Vorschubmotor über den Schlagantrieb so gesteuert werden, daß bei
Abnahme der Schlagleistung auch die Vorschubleistung abnimmt.
Den Vorschub derart zu steuern, daß dieser mit steigendem Drehmoment des Rotationsmotors verringert
und gegebenenfalls in seiner Richtung umgekehrt bzw. abgeschaltet wird, ist an sich bekannt (DT-AS
12 11565; DT-AS 22 42 920). Weiter ist auch eine automatische Kopplung des Vorschubes und des
Schlagantriebes bzw. des Rotationsmotores unter automatischer Anpassung des Druckes für den Vorschubmotor
an einen bestimmten Prozentsatz des
Druckes für den Schlagantrieb bzw. den Rotationsmotor bekannt (DT-AS 20 08 771).
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine werden bei Absinken der
Schlagleistung unter eine gewisse Grenze die Drehrichtungen des Vorschubmotores und damit die Vorschubrichtung
umgekehrt
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, die das Hydraulikschema einer
erfindungsgemäßen Bohrmaschine darstellt
Im Hydraulikschema sind nur die wesentlichen für die
Arbeitsweise maßgeblichen Elemente dargestellt.
Der hydraulische Kreis enthält: drei Teile, nämlich je
einen Kreis, der den Schlagantrieb 7 bzw. den Rotationsmotor {3 bzw. den Vorschubmotor 8 enthält
Das Richtungsventil 2 hat die Aufgabe, die von der Pumpe IB geförderte Druckflüssigkeit entweder dem
den Vorschubmotor 8 enthaltenen Kreis zuzuleiten, wobei die Drehgeschwindigkeit des Vorschubmotors 8
dem Eilgang entspricht oder wahlweLe dem den Schlagantrieb 7 enthaltenden Kreis, wobei in der
Hauptsache die dem Schlagantrieb zugeführte Flüssigkeitsmenge vergrößert wird, während eine kleinere
Teilmenge der Flüssigkeit zum Vorschubmotor 8 strömt. Es kann durch manuelle oder elektrische
Steuerung gewählt werden, ob auf Eilgang geschaltet werden soll, wobei in der zum Schlagantrieb 7
führenden Leitung kein Überdruck vorhanden ist, oder ob die Fördermenge der beiden Pumpen lAund IS zur
Vergrößerung der Flüssigkeitsmenge in dem den Schlagantrieb 7 enthaltenden Kreis verwendet werden
soll. Mittels eines von einem hydraulischen oder elektrischen Endschalter ausgelösten Impulses kann das
Ventil 2 auf Durchlaß geschaltet werden, wobei die Fördermenge von beiden Pumpen 1/4 und IS in den
Behälter geleitet wird.
Das Richtungsventil 5 hat den Zweck, den beim Vorschubmotor 8 ankommenden Flüssigkeitsstrom so
zu steuern, daß es möglich ist, den Drehsinn des Vorschubmotors 8 von Hand oder elektrisch vorzugeben.
Mitteis eines hydraulischen oder elektrischen Impulses kann das Ventil auf Durchlaß geschaltet
werden, wobei die zum Ventil 5 strömende Flüssigkeit in den Behälter geleitet wird.
Das Richtungsventil 12 hat die Aufgabe, bei Bedarf, z. B. beim Einleiten des Bohrvorgangs, die Fördermenge
der Pumpe 11 auf freiem Umlauf zu steuern. Das Ventil
12 wird durch manuelle oder elektrische Steuerung oder mittels eines hydraulischen oder elektrischen Impulses
betätigt. Wenn sich das Ventil 12 in derjenigen Lage befindet, in welcher die Fördermenge der Pumpe 11 in
den den Rotationsmotor 13 enthaltenden Kreis geleitet wird, hat die vermehrte Fördermenge die Aufgabe, die
Drehgeschwindigkeit des Rotationsmotors 13 zu erhöhen. Beim normalen Bohren leitet das Ventil 12 die
Druckflüssigkeit von der Pumpe 11 zum Rotationsmotor 13.
Die Druckbegrenzungsventile 4, 14, 15 haben die Aufgabe, den in jedem ein Druckbegrenzungsventil
enthaltenden Kreis herrschenden Druck zu begrenzen, damit die konstruktiv bedingten Maximaldrücke nicht
überschritten werden.
Das Druckverhältnisventil 3 hat die Aufgabe, in den den Vorschubmotor 8 enthaltenden Kreise eine solche
Menge Druckflüssigkeit einzuleiten, daß der Druck in dem betreffenden Teil des Kreises ständig, unabhängig
von der vom Vorschubmotor 8 benötigten Flüssigkeitsmenge, unterhalb eines bestimmten, für den Vorschub
motor zugelassenen Wertes gehalten wird. Während des normalen Bohrvorgangs hat das Verhaltnisventil 3
die Aufgabe, den Druck in dem den Schlagantrieb 7 enthaltenden Kreis zu überwachen und den Druck in
dem den Vorschubmotor 8 enthaltenden Kreis im gleichen Verhältnis so zu ändern, daß bei Abfall des
Drucks in dem den Schlagantrieb 7 enthaltenden Kreis auch der Druck in dem den Vorschubmotor 8
enthaltenden Kreis vermindert wird. Hierbei hat eine Verminderung der Schlagleistung eine Entlastung der
Vorschubleistung und umgekehrt zur Folge.
Das Richtungsventil 6 hat die Aufgabe, bei Abfall des Drucks in dem den Schlagantrieb 7 enthaltenden Kreis
unter den Sollwert den Flüssigkeitsstrom am Vorschubmotor 8 so zu leiten, daß der Drehsinn des
Vorschubmotors 8 umgekehrt wird. Die Funktion des Richtungsventils 6 hängt eng mit derjenigen des
Strömungsrege lungsventils 9 zusammen.
Das Strömungsregelungsventil 9 hat die Aufgabe, bei Druckanstieg in dem den Rotationsmotor 13 enthaltenden
Kreis über einen bestimmten Sollwert einen von dem Maß der Überschreitung abhängigen Teil der
Flüssigkeit, die in dem den Schlagantrieb 7 enthaltenden Kreis strömt, in den Behälter zu leiten und damit den
Druck in dem betreffenden Kreis zu mindern. Dabei wird die Kraft des Schlages des Schlagantriebs 7
vermindert, und außerdem sinkt der Druck in dem den Vorschubmotor 8 enthaltenden Kreis infolge der
Wirkung des Verhältnisventils 3, und die Vorschubgeschwindigkeit nimmt ab. Bei Abfall des Drucks unter
einen bestimmten Grenzwert kehrt das Richtungsventil 6 den Drehsinn des Rotationsmotors 8 um.
Das Strcmungsregelungsventil 10 hat die Aufgabe, bei Abfall des Drucks in dem den Rotationsmotor 8
enthaltenden Kreis unter den dem normalen Bohrvorgang entsprechenden Wert Druckflüssigkeit aus dem
den Schlagantrieb 7 enthaltenden Kreis abzuleiten und damit den in dem betreffenden Kreis herrschenden
Druck herabzusetzen. Hierbei wird die Schlagleistung des Schlagantriebs 7 vermindert, und die Vorschubleistung
des Vorschubmotors 8 wird geringer. Dies ist insbesondere beim Ansatz zu einem neuen Bohrloch
von Bedeutung, wobei die Fördermenge der Pumpe 11 mittels des Ventils 12 frei umläuft.
Wenn die Bohrstange die vordere Grenze erreicht hat, steuert der Endschalter 16 das Richtungsumkehrventil
2 in die Lage um, in der es den Druck in dem den Schlagantrieb 7 enthaltenden Kreis vermindert, wobei
das Richtungsventil 6 wirksam wird und die Drehrichtung des Vorschubmotors 8 umkehrt, während gleichzeitig
das Ventil 2 die Druckflüssigkeit am Verhältnisventil 3 vorbei direkt an den Vorschubmotor 8 für
dessen Eilgang leitet.
Wenn die Bohrstange die hintere Endlage erreicht hat, steuert der Endschalter 17 das Ventil 5 in seine
Mittellage um, wobei der Vorschubmotor 8 zum Stillstand kommt, außerdem wird das Ventil 12 in seine
Durchlaßstellung gesteuert. Anschließend ist die Bohrmaschine zu einem neuen Bohrvorgang einsatzbereit.
Die beschriebene hydraulische Bohrm?.schine arbeitet also nach Abgabe des Bohrbefehls vollautomatisch,
ohne daß die Gefahr einer Klemmung oder Prellung der Bohrstangenspitze beim Einleiten des Bohrvorgangs
odt, beim Durchstoßen von Hohlräumen besteht. Ferner ist es möglich, das Verhältnis der Roidtionsleistung
zur Schlagleistung nichtlinear in gewünschter Weise zu regeln.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmaschine,
mit einem Schlagantrieb, einem Rotationsmotor und einem Vorschubmotor, denen
jeweils Pumpen, Ventile und Druckmittelkreise zugeordnet sind, und mit Einrichtungen, durch
welche die Schlagenergie mit steigendem Drehmoment am Rotationsmotor herabsetzbar ist, gekennzeichnet
durch zwei von dem Druckmittelkreis des Rotationsmotores (13) gesteuerte Ventile (9; 10), durch welche bei Druckanstieg bzw.
Druckabfall im Druckmittelkreis des Rotationsmotores über bzw. unter einen bestimmten Grenzwert
Druckflüssigkeit aus dem Druckmittelkreis des Schlagantriebes (7) ablaßbar ist.
2. Bohrmaschire nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch ein im Druckmittelkreis des Vorschubmotorej (8) angeordnetes Ventil (3), welches von den
Druckschwankungen in dem Druckmittelkreis des Schlagantriebs (7) gesteuert ist, wobei die Vorschubleistung
bei abnehmender Schlagleistung verringert und bei zunehmender Schlagleistung verstärkt ist.
3. Bohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelkreis des
Vorschubmotors (8) mit dem Druckmittelkreis des Schlagantriebes (7) über ein Druckverhältnisventil
(3) verbunden ist, durch welches die Strömung des Druckmittels zurr. Vorschubmotor (8) unter Steuerung
durch die Druckschwankungen in dem Druckmittelkreis des Schlagantriebes (7) regelbar
ist.
4. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch.ein im Druckmittelkreis des
Vorschubmotores (8) angeordnetes Richtungsventil (6), welches von dem Druckmittelkreis des Schlagantriebes
(7) gesteuert ist, wobei bei Druckabfall in diesem Kreis unter einen bestimmten Grenzwert der
zum Vorschubmotor (8) führende Hochdruckkanal als Niederdruckkanal schaltbar ist und umgekehrt.
5. Bohrmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckmittelkreis des
Schlagantriebes (7) ein Richtungsumkehrventil (2) angeordnet ist, das über einen das Ende des
Vorschubweges bestimmenden Endschalter (16) gesteuert ist, wobei gleichzeitig die Druckflüssigkeit
am Verhaltnisveni.il (3) vorbei direkt zum Vorschubmotor
(8) leitbar, der Druck in dem Druckmittelkreis des Schlagantriebes (7) herabsetzbar und das
Richtungsventil (6) zur Umkehr der Vorschubbewegung betätigbar is"..
6. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein von Hand oder
elektrisch zu betätigendes Richtungsventil (5) zur Umkehr der Vorschubrichtung des Vorschubmotores
(8).
7. Bohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das P.ichtungsventil (5) über
einen die hintere Begrenzung des Vorschubweges bestimmenden Endschalter (17) auf freien Flüssigkeitsumlauf
steuerbar ist.
8. Bohrmaschine nach tinem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Ventil (12), mit dem von
Hand oder elektrisch die Fördermenge der Pumpe (111) für den Rotationsmotor (13) zum freien
Flüssigkeitsumlauf steuerbar ist.
9. Bohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch «kennzeichnet, daß das Ventil (12) durch den die
hintere Begrenzung des Vorschubweges bestimmenden Endschalter (17) auf freien Flüssigkeitsumlauf
steuerbar ist
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