DE2617670C3 - Schmiervorrichtung für mit Druckluft betriebene Aggregate eines Gesteinsbohrgeräts - Google Patents
Schmiervorrichtung für mit Druckluft betriebene Aggregate eines GesteinsbohrgerätsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung zur Versorgung einer Mehrzahl von mit Druckluft betriebenen
Aggregaten eines Gesteinsbohrgeräts mit Schmieröl.
An einem Bohrgerät finden sich in der Regel eine
Vielzahl von Druckluftverbrauchern unterschiedlicher Funktion. Größe. Betriebsdauer usw.. die mit Schmieröl
zu versorgen sind, welches in üblicher Weise der zu den
Verbrauchern strömenden Druckluft beigefügt wird. Um die Schmierölzufuhr zu dosieren, ist es bekannt.
(DIvOS 2 3 04 910). das Schmieröl durch ein Druckgefalle
in der Druckiiiftleituiu; aus einem periodisch nachgefüllten Schmieröl-Zwischenspeicher abzuziehen,
wobei während einer längeren Betriebsdauer jeweils nur vorübergehend während der periodischen Leerung
des Zwischenspeichers geschmiert und in der übrigen Zeit der erzeugte Schmierfilm aufgebraucht wird.
Dieses Schmiersystem arbeitet infolgedessen sehr ungleichmäßig.
Es ist auch ächon bekannt, die Schmiermittel- Kolbenpumpe einer Gesteinsbohrmaschine mechanisch uii/nit- telbar mit einem mit Druckluft betriebenen Kolbenmotor zu koppeln, dem Druckluft aus der Versorgungsleitung der Gesteinsbohrmaschine zugeführt wird. Der
Motor beginnt deshalb automatisch zu laufen, sobald die Gesteinsbohrmaschine gestartet wird. Die Frequenz des Mc tors der bekannten Schmiereinrichtung wird durch eine einstellbare Drossel in der Druckluft-Versorgungs
leitung des Motors verändert. Da jedoch der Druck in der Druckluft-Versorgungsleitung einer auf einem
Bohrgerät montierten Gesteinsbohrmaschine in aller Regel beträchtlich schwankt, wirken sich diese Druckänderungen
auch am pneumatischen Hubkolbenmotor der Schmiereinrichtung aus, so daß auch in diesem Fall
die Schmierung ungleichmäßig ist.
Es ist ferner ganz allgemein bekannt (DE-OS
>■> 23 14 111 und DE-GM 1820661), eine durch einen
pneumatischen Antriebszylinder erzeugte Bewegung eines Maschinenteiles k. ihrer Geschwindigkeit dadurch
zu steuern, daß mit dem Kolben des Antriebszylinders der Kolben eines hydraulischen Gegendruckzylinders
ι» mit zu beiden Seiten seines Kolbens angeordneten
Zylinderkammern gekoppelt wird, wobei dieser Kolben bei seiner Bewegung in jeder Richtung jeweils öl aus
einer der Zylinderkammern über unterschiedliche Kanäle in die jeweils andere Zylinderkammer ver-
)') drängt, und einer dieser Kanäle ein einstellbares
Drosselventil enthält. Es handelt sich hierbei jedoch im Prinzip nur um eine reine Geschwindigkeitssteuerung
einer bestimmten Bewegung, nicht aber um eine Frequenzsteuerung. Außerdem ergeben sich Ungleich-
4» mäBigkeiten dadurch, daß die Geschwindigkeit der
hydraulisch gedämpften Bewegung nicht nur von der Einstellung des Drosselventils, sondern auch von dem in
der Praxis oft stark schwankenden Druck der Druckluft abhängt.
« Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und robuste Schmiervorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die unabhängig von Druckschwankungen sehr genau gesteuert werden kann
und gleichmäßig arbeilet.
V) Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst
durch mehrere als Kolbenpumpen ausgebildete Schmierölpumpen, die jeweils über eine .Schmierölleitung
an eines der Aggregate angeschlossen sind und einen gemeinsamen hin- und hergehenden Antrieb
Oi haben, dessen Frequenz mittels eines druckluftbetriebenen
Oszillators steuerbar ist. welcher einen hin- und hergehenden Kolben aulweist, dessen Geschwindigkeit
durch eine hydraulische Dämpfuniiseinrichtung Steuer
bar ist.
f-'i Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung
näher erläutert, l.s zeigt
Fig. 1 einen vereinfachten Schaltplan mit Druckluf'-versorgungsleitunpen
und Schmiermittelleitungcn sowie einem Oszillator als Antrieb mehrerer Schmiernut
telpumpen für verschiedene Drijckluitverbraucher einer
Gesl einsbohr vorrichtung.
Ii g. 2 einen Schnitt nach Schnittlinie 2-2 in I- ι μ Ι
durch eine Schmiermittel Verdrangunjispumpr und ck-i.
mechanisch mit dieser gekoppelten Oszillator,
Fig.3 einen Ausschnitt aus Fig.2 in größerem
Maßstab,
F i g. 4 einen Schnitt durch eines von mehreren in Fig. I dargestellten Schmiermittel-Absperrventilen,
F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mit einer Schmiermitlei-Verdrängungspumpe verbundenen
Oszillator.
Der in F i g. 1 dargestellte Schaltplan enthält mehrere symbolisch dargestellte Druckluftverbraucher 11 — 16.
Ihnen wird Druckluft zugeführt durch Versorgungsleitungen 17—22, an denen Steuerventile 23—28 angeordnet
sind. Die Druckluftverbraucher 11 — 16 sind die verschiedenen mit Druckluft betriebenen Einrichtungen
einer Gesteinsbohrvorrichtung. Es können beispielsweise die Motoren zur Bewegung des Bohrgerüsts durch 11,
der Vorschubmotor für eine Gesteinsbohrmaschine durch 12, der Schlagmotor der Gesteinsbohrmaschine
durch 13, der Drehantriebsmotor der Gesteinsbohrmaschine durch 14, ein Druckluftmotor zum Antrieb eines
Generators durch 1.5 und ein Druckluftmotor zum Antrieb einer Hydraulikpumpe durch 16 symbolisiert
sein. Fünf Schmierölpumpen 29—33 in Form von Kolbenpumpen werden durch eine gemeinsame Antriebseinrichtung
34 synchron angetrieben und versorgen Schmiermittelleitungen 35—39 mit Öl. Jede der mit
36—39 bezeichneten Schmiermittelleitungen führt zu einer der Druckluft-Versorgungsleitungen 19—22. Die
Schmicrölleitung 35 gabelt sich jedoch in Zweigleitungen 40, 4i, die zu den Druckiuftleitungen 17 bzw. 18
führen. An jeder Druckluftleitung 36—39 und 40 sowie 41 befindet sich ein Absperrventil 42—47. welches
normalerweise geschlossen ist, jedoch über eine später beschriebene Füllleinrichtung für den Druck in den
Druckluftleitungen 17—22 verfügt und öffnet, sobald die zugehörige Leitung unter Druck gesetzt wird. An jeder
Schmiermittelleitung 35—39 ist ein Rückschlagventil 48—52 angeordnet, die alle mit einer gemeinsamen
Rücklaufleitung mit einem daran angebrachten einstellbaren Überdruckventil 53 verbunden sind. Die Rückschlagventile
48 — 52 arbeiten somit als durch Gegendruck gesteuerte Überdruckventile, wobei der Gegendruck
durch das gemeinsame Überdruckventil 53 bestimmt wird.
Eines der Absperrventile 42—47, nämlich das Ventil 47 ist in F i ς. 4 mit seinen wesentlici.en Einzelheiten
dargestellt. Es hat eine elastische Membran 54, z. B. aus Gummi, die mittels eines federbelasteten Kolbens 55
gegen einen ringförmigen Sitz 56 gedrückt wird. Der äußere Rand der Memiiran 54 wird durch eine
Führungsbüchse 61 für den Kolben 55 dicht eingeklemmt. Die zur Vorspannung des Ventils benutzte
Feder ist mit 57 bezeichnet. Die Schmierölleitung 39 mündet über einen Kanal 58 in der Mitte des
ringförmigen Sitzes 36. Die Fläche der Mündungsöffnung
im Sitz 56 ist so klein, daß der durch das Überdruckventil 53 bestimmte Öldruck, obgleich er
wesentlich höher ist als der Druck der Druckluft, nicht ausreicht, um die Vorspannkraft der Feder 57 zu
überwinden. Der Öldruck vermag also nicht die Membran 54 vom Sit/ 56 abzuheben. Der Sitz ist jedoch
umgeben von einer ringförmigen Kammer 59. die über einen Kanal 60 mit der Druckluftversorgungsleitung 22
in Verbindung steht. Die dem Druck in der Ringkammer
59 iiusgesetzte Fläche der Membran 54 ist so groU
gewählt, daß diese vom Sitz 56 abhebt, sobald die
Druckluft-Versorgunüsleii ;ng 22 unter Druck gesetzt
wird !-':inn fließt ()\ ,ms der Schmiermittelleitung 39 in
die Druckluft-Versorgungsleitung 22 Das Absperrventil 47 wird selbsttätig wieder geschlossen, sobald das
Steuerventil 28 an der Druckluft-Versorgungsleitung 22 geschlossen wird, und diese Leitung wird danach durch
den Druckluftmotor 16 entlüftet Die Membran 54 sollte von ihrem Sitz abheben, wenn der Druck in der
Kammer 59 ungefähr 1 bar über Atmosphärendruck ansteigt, um für eine ausreichende Schmierung eines im
Freilauf betriebenen Druckluftmotors zu sorgen. Es ist
i'j im Hinblick auf die Zuverlässigkeit ein Vorteil, daß das
Absperrventil 47 auf Druck und nicht auf den Druckluftstrom anspricht
Fig.2 zeigt die Schmiermittelpumpe 31 und die Antriebseinrichtung 34 im Längsschnitt. Die Pumpe hat
r: ein Gehäuse 92, welches einen Zylinder 63 bildet, sowie
einen Kolben 64. öl wird zugeführt über eine Leitung 65 und über ein Rückschlagventil 66 in die Leitung 37
gedruckt. Das Gehäuse der Antriebseinrichtung 34 ist durch eine Trennwand 67 in einen Druckluftzylinder 68
j· und einen Hydraulikzylinder 69 unteneilt. Auf einer
gemeinsamen Kolbenstange 70 sitzen ,m Druckluftzylinder
ein Kolben 71 und im Hydraulikzylinder ein Kolben 72. Letzterer ist mit Durchgangsbohrungen 73
versehen, an denen ein gemeinsames Rückschlagventil
2; in Form einer Scheibe 74 angebracht ist. Außerdem
stehen die beiden Kammern 75, 76 des Hydraulikzylinders 69 über eine Leitung mit einer einstellbaren
Drossel 62 in Verbindung und bilden zusammen mit dieser eine Brems- bzw. Dämpfungseinrichtung.
ii' Der Kolben 71 im Druckluftzylinder 68 trennt eine
linke Zylinderkammer 77 von einer rechten Zylinderkammer 78. Die Kammer 77 erhält Druckluft über eine
Versorgungsleitung 79. Wie am be ten aus F i g. 3 ersichtlich, hat der Kolben 71 drei axule Durchgangs-
ij bohrungen, in denen drei Stangen 80 verschieblich
geführt sind. Diese Stangen 80 verbinden zwei Endplatten 81, 82 miteinander. Die Stangen haben
außerdem axiale Nuten 83. Der Kolben 71 ist mit drei Kanälen 84 versehen, die zu einem durch die
in Kolbenstange 70 hindurch mit der Außenatmosphäre in
Verb'ndung stehenden Kanal 85 führen.
Die aus den Endplatten 81, 82 und den Stangen 80 bestehende Einheit ist relativ zum Kolben 71 begrenzt
axial verschieblich. Sie bildet ein Umsteiisrventil,
4ί welches den Kolben 71 und die Kolbenstange 70 bei
Druckbeaufschlagung durch die Leitung 79 hin- und hergehen läßt. Der Kolben 71 steht dabei unter der
Vorspannung einer mit Bezug auf Fig. 2 und 3 nach links drückenden Rückstellfeder 86. Zur Veranschauli-
Vi chung der Funktion sei angenommen, daß die
Rückstellfeder 86 den Kolben 71, die Kolbenstange 70 und den Kolben 72 in die in F i g. 2 und 3 gezeigte linke
Endstellung verschoben hat, die durch einen Anschlag 87, z. b. aus Gummi, bestimmt wird, gegen den die
ί·Ί Endplatte 81 zur Anlage kommt. In dieser Stellung
verschließen Dichtungsringe 88, welche auf den Stangen 80 sitzen, die Verbindung zwischen den Zylinderkammern
77 und 78 über die Längsnuten 83 in den Stangen 80, während gleichzeitig die Zylinderkammer 78 über
-μ die Kanäle 84, 85 entlüftet wird. Daraufhin bewegt sich
der Kolben 71 mit Bezug auf die Zeichnung nach rechts,
und diese Bewegung wird mittels eines Hebe's 89 auf die
Kolben 64 der Verdrängerpumpen übertragen. Die Bewegung des Kolbens 71 nach rechts, d. h. der
. Arbeitshub, wird nichi gedämpft, denn das Rückschlagventil
74 am Kolben 72 des Hydraulikzylinders f>9 ist
dabei geöffnet Am Ende des Arbeitshubs stößt (In.-andere
Endplatte 82 gegen einen ringförmigen An
schlag 90 ans (itimtni, Dichtungselement!.1 91 verschließen
die Kanäle 84, und gleich/eilig werden die l.ärigsnuteri 81 geöffnet, so ilali /wischen der Zylinder
kammer 78 und der ständig unter Druck stehenden /ylinderkammer 77 ein Druckausgleich erfolgt. Daraufhin
drückt die Rückstellfeder 86 den Kolben 71 wieder in die in I·' i g. 2 und i gezeigte linke Fndslellung zurück,
und ein neuer Arbeitszyklus kann beginnen. Während des Rüekhubs wird die Geschwindigkeit des Kolbens 71
durch die hydraulische Bremseinrichtung, /u welcher die einstellbare Drossel 62 gehört, gebremst. Die Kolben 64
der Verdrängerpumpen folgen dem Kolben 71 bei dessen Rückhub, weil der Druck in der Ölversorgungs
leitung 65 auf eine Ringschulter 92 an den Kolben wirkt. Ils ist ersichtlich, daß die Frequenz der Pumpen in
einfacher Weise an der Drossel 62 der Bremseinrichtung eingestellt werden kann. Da diese Drossel die
rCwiUCMgL'SCMWIMeilgkcii UCt UCtM UÜtLM uic IVUCK-MCtIlC--der
86 bewirkten Rückhub steuert, ist die Zeitdauer eines Rückhubs unabhängig von Druckänderungen der
Druckluft. Der Arbeitshub des Kolbens 71 wird durch die hydraulische Dämpfungscinrichtung mit der Drossel
62 nicht beeinflußt, so daß die Kolbcngeschwindigkeit während des Arbeitshubs vom Druck der Druckluft
abhängt. Druckänderungen haben jedoch auf die Frequenz der Antriebseinrichtung 34 nur geringfügige
Auswirkungen, da der Arbeitshub normalerweise mehrmals so schnell ist wie der durch die hydraulische
FJämpfungscinrichtung gebremste Rückhub. Insgesamt läßt sich feststellen, daß die Antriebseinrichtung 34 ein
justierbarer Oszillator ist. dessen Frequenz nur in vernaehlässigbarem Maße durch Änderungen des
Drucks der zum Antrieb benutzten Druckluft beeinflußt wird. Fs hat sich gezeigt, daß eine Frequenz von mehr
als ungefähr zehn Pumpen-Arbeitshüben pro Minute vorteilhaft ist. Bei niedrigeren Frequenzen muß die
Ölförderung vergrößert werden, um eine ausreichende Schmierung zu erhalten. Vorzugsweise werden die
Pumpen so ausgelegt, daß die Frequenz über 0,5 Hz liegen kann, wenn Gesteinsbohrmaschinen geschmiert
wrrHrn solion
Bei dem als Beispiel genannten Bohrgerüst wird die Antriebseinrichtung 34 vorzugsweise so angeschlossen,
daß sie ihre hin- und hergehende Bewegung beginnt, sobald das nicht dargestellte Hauptventil in der
Versorgungsleitung geöffnet wird. Dies bedeutet, daß die fünf Pumpen 29—33 ebenfalls sofort und synchron
zu arbeiten beginnen und dann kontinuierlich öl in die Leitungen 35—39 fördern. Die jeweils pro Zeiteinheit
geförderte Ölmengr wird bestimmt durch die Frequenz des Oszillators 34, wobei das Schmiermittel zunächst
noch durch die Überdruckventile 48 — 52 und das gemeinsame Überdruckventil 53 zum Vorrat zurückfließt,
solange die Ventile 42—47 noch nicht geöffnet sind. Der durch das Überdruckventil 53 bestimmte
Öldruck sollte größer sein als der Druck der Druckluft, vorzugsweise mehrere bar höher als letzterer.
Der Motor 11 zur Bewegung des Bohrgerüsts und der
Vorschubmotor 12 zum Verschieben der Gesteinsbohrmaschine längs ihrer Führung können an dieselbe
Pumpe 29 angeschlossen sein, ohne daß dies mit Nachteilen verbunden wäre, denn diese Motoren
werden niemals gleich/eilig beniit/i. Die Pumpe 29 kann
deshalb als zugehörig sowohl /um Motor Il als auch /um Vorschubmotor 12 angesehen werden, ledoch nicht
/u beiden Motoren gleichzeitig. Die verschiedenen Pumpen können durch verschiedene Zylinderdurchmesser
und Kolbenlängen unterschiedliche Kapazitäten haben.
Die mit einer automatischen Umsteuerung versehene
oszillierende Antriebseinrichtung 34 muli nicht unbedingt
über eine mechanische Verbindung die Pumpen 29 — 31 antreiben, wie es gezeigt ist. sondern die
letzteren könnten auch durch einen einfachen, mit Druckluft betriebenen Membranmotor oiler Druckluft
zylinder betrieben werden, der durch ein Ventil gesteuert wird, welches seinerseits durch den Oszillator
gesteuert wird, indem dieser das Ventil umschaltet, l-'ür
manche Zwecke erscheint auch ein kombinierte·
mechanischem Wege, wie oben beschrieben, z. B. fiinl
.1O Pumpen antreibt, zusatzlich aber auch noch eir
Steuerventil umschaltet, welches einen oder mehrere Druckluftzylinder steuert, von denen jeder eine Gruppe
von Pumpen antreibt.
In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eine·
-'■> unmittelbar mit einer Schmiermittel-Verdrängerpumpe
verbundenen Oszillator dargestellt, wobei wegen dci Analogie- .ingemäß mit dem vorstehend beschriebener
Ausführungsbeispiel übereinstimmende Details mi denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
)(i Die Ausführung nach Fig. 5 ist gleichfalls geeigne!
für eine mit Druckluft betriebene Einrichtung gemät F-" i g. 1. FJabei wird dem in F i g. 5 mit 100 symbolisierter
Schlagmotor des Bohrmeißels die Druckluft über eir Steuerventil 102 und einen Druckluftkanal 101 züge
is führt. Die .Schmierölzuführung erfolgt über eine Leitung
103. die im Beispielsfall im Druckluftkanal 101 mündet alternativ aber auch unmittelbar zu den Schmiersteller
führen könnte. Im Oszillator ist die Zylinderkammer 7f ständig entlüftet, während die Zylinderkammer Ti
abwechselnd über ein mit dem Druckluftkanal 101 verbundenes Ventil 104 mit Druckluft beaufschlagt unc
entlüftet wird. Ein Vorsteuerventil 105 bewirkt pneuma tisch die Umschaltung des Ventils 104. Das Vorsteuer
ventil 105 ist durch eine Kupplung 106, 107 mechanisch
4ϊ mit der Kolbenstange 70 verbunden und wird durch
diese umgeschaltet. Die Kupplung 106, 107 besteht au; einem mit der Kolbenstange 70 verbundenen Kupp
lungsteil 106 und einem mit dem Ventilkörper de; Ventils 105 verbundenen Kupplungsteil 107. Zwischer
vi den beiden Kupplungsteilen 106, 107 besteht eir
bestimmtes axiales Spiel, durch das erreicht wird. da[ das Vorsteuerventil 105 umgeschaltet wird, wenn sich
die Kolbenstange 70 ihren Endstellungen nähert. Eir Absperrventil in der Schmiermittelleitung 103 kann be
der Ausführung nach F i g. 5 entfallen, da der Oszülatoi
gleichzeitig mit dem Schlagmotor des Bohrmeißel; anläuft und anhält. Auch die Hebelübertragung zwi
sehen dem Oszillator und dem Kolben 64 der Pumper entfällt bei diesem Ausführungsbeispiel, da der Kolber
n" 64 der Schmiermittelpumpe unmittelbar mit dei
Kolbenstange 70 des Oszillators verbunden ist.
Hipr7ii 5 RIatf
Claims (7)
1. Schmiervorrichtung zur Versorgung einer Mehrzahl von mit Druckluft betriebenen Aggregate.n eines Gesteinsbohrgeräts mit Schmieröl, gekennzeichnet durch mehrere als Kolbenpumpen ausgebildete Schmierölpumpen (29—33),
die jeweils über eine Schmierölleitung (35—39) an eines der Aggregate angeschlossen sind und einen
gemeinsamen hin- und hergehenden Antrieb (34) haben, dessen Frequenz mittels eines druckluftbetriebenen Oszillators steuerbar ist, welcher einen
hin- und hergehenden Kolben (71) aufweist, dessen Geschwindigkeit durch eine hydraulische Dämpfungseinrichtung steuerbar ist.
2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (71) während des
Arbeitshubs einseitig mit Druckluft beaufschlagbar und gegen die Wirkung einer Rückstellfeder (80)
vcrschieblich isi, und daß mittels eines Umsteuervcntils
zum Kückhub Druckausgleich zwischen beiden Seiten des Kolbens (71) herstellbar ist.
3. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische
Dämpfungseinrichtung vom Schmiermittelkreislauf getrennt ist.
4. Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Oszillator als Steuereinheit für ein Steuerventil ausgebildet ist, welches seinerseits einen oder
mehrere Druckiufizylinder steuert, die als Antriebszylinder für die Schmiermittel-Verdrängerpumpen
vorgesehen sind.
5. Schmiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Druck, jft beaufschlagte
Kolben (71) des Oszillators über eine mechanische Koppelung mit dem Kolben (64) der Verdrängerpumpe
verbunden ist.
6. Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
hydraulische Dämpfungseinrichtung aus einer KoI-beu-Zylindercinhcit
(72,69) besteht, deren durch den Kolben (72) getrennte Zylinderkammern (75, 76)
über ein während des Arbeitshubs öffnendes Rückschlagventil und parallel dazu über eine
einstellbare Drossel (62) verbunden sind.
7. Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
hydraulische Dämpfungseinrichtung auf eine wenigstens zweimal solange andauernde Zeitspanne des
gebremsten Rückhubs gegenüber der Zeitdauer des ungebremsten Arbeitshubs ausgelegt ist.
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