DE2631307A1

DE2631307A1 - Bohrmaschine, insbesondere gesteinsbohrmaschine

Info

Publication number: DE2631307A1
Application number: DE19762631307
Authority: DE
Inventors: Eero Dipl Ing Hirvisaari; Pekka Dipl Ing Salmi; Rolf Dipl Ing Stroem
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Tampella Oy AB
Priority date: 1975-07-24
Filing date: 1976-07-12
Publication date: 1977-03-17
Also published as: SE7607710L; FI752135A; SE429361B; FR2319006A1; FI56722B; FI56722C; FR2319006B1; DE2631307C2

Description

"Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmschine"

Diese Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bohrmaschine, insbesondere eine Gesteinsbohrmaschine, die einen Schlagapparat, einen Rotationsmotor und einen Vörschubmotor sowie für deren Betrieb und Steuerung notwendige Pumpen und Ventile umfaßt.

Aus der französischen Patentschrift 2 129 276 ist es bekannt, eine hydraulische Bohrmaschine, deren Schlagapparat und Rotationsmotor hydraulisch in einer Reihe su schalten, wobei bei zunehmendem Rotationswiderstand und Druckverlust über den

-2-

709811/0658

Rotationsmotor die Leistung des Schlagapparates abnimmt, um den Bohrer nicht festzufahren. Beim Anbohren und wenn ih ein beträchtlich unhomogenes Material gebohrt wird, funktioniert diese Anordnung jedoch unzweckmäßig. Wenn der Bohrer frei oder in einem weichen Material rotiert, ist die Schlagkraft am größten, obwohl die Schlag- und Vorschubkraft klein sein sollten, um das harte Material langsam anzubohren.

Die Aufgabe dieser Erfindung ist, eine weiterentwickelte Bohrmaschine zu veranlassen, in der die Rotations-, Schlag- und Vorschubkraft sich automatisch, stufenlos und mit einfachen Anordnungen je nach den Eigenschaften des zu bohrenden Materials so einstellen, daß das Anbohren eines Bohrloches auch auf einer schrägen und ungleichmäßigen Gesteinsfläche mühelos gelingt, und auch so, daß der Bohrer auch in einem gebrochenen Gestein nicht steckenbleibt, sondern daß das Bohren auch in. schwierigen und abwechselnden Verhältnissen weitergehen kann.

Um diese Aufgabe zu lösen, muß die Vorschubkraft z.B. beim Anbohren auf einer schrägen Fläche wesentlich kleiner als beim normalen Bohren sein. Weil die Umstände beim Anbohren sogar sehr abwechselnd sind, ist es vorteilhaft, wenn die Vorschubkraft sich nach diesen Umständen einpaßt. Wenn in einem gebrochenen Gestein gebohrt wird, ist der Bedarf automatischer Steuerung der Vorschubkraft groß. Die Vorschubkraft muß klein genug sein, damit die Bohrstange sich nicht immer tiefer in eine Kluft einkeilen würde. Wenn die Bohrstange schwierig steckengeblieben ist, muß die Vorschubkraft ihre Richtung wechseln und den Bohrer aus dem Loch herausziehen. Dabei ist es auch vorteilhaft, die Schlagkraft zu reduzieren. Wenn der Bohrer frei geworden ist, kann ein erneuter Versuch gemacht werden, durch die Kluft zu bohren.

Die der Erfindung gestellte Aufgabe wird mit einer Bohrmaschine

-3-

709811/06S8

.-■■:■ -3-

nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der: Vorschubmotor und der Rotationsmotor in eine Reihe geschaltet werden. Am günstigsten ist die Reihenschaltung bevorzugt; so ahgeordnet j daß, wenn der Schlagapparat vorwärts., dem Gestein entgegen geführt wird, der Vorschubmotor seine Druckflüssigkeit von der Pumpe und.der Rotationsmotor seine Druckflüssigkeit von der Auslaßseite des Rotationsmotors bekommt,_und daß der Druck der zu dem Vorschubmotor kommenden Flüssigkeit von Ventil- und Schaltungsanordnungen wesentlich konstant erhalten ist» ' . ".-..-,-"■.." -V

Dabei kann es weiterhin bevorzugt sein, daß die andere;Pumpe an den den Vorschübmotor und den Rotationsmotor enthaltenden -■.----Serienkreis so angeschlossen ist3 daß der Vorschubmotor und der Rotationsmotor im Verhältnis zu der anderen Pumpe sich parallel befinden. . .

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann zwischen der Pumpe und dem Vorschubmotor an den Serienkreis zwischen dem Vorschubmotor und dem Rotationsmotor ein Druckregelventils und-mit ihm parallel ein anderes Dr uckr ege !ventil angeschlossen sein, um den Druck des erwähnten Serienkreises zu regulieren. .

709811/0658

263130?

Im folgenden wird die Erfindung anhand schematiseher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel· näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bohrmaschine,

in der die Erfindung anzuwenden ist,

Fig. 2 das hydraulische Schaltschema einer er

findungsgemäßen Bohrmaschine.

Fig. 1 zeigt eine gewöhnliche hydraulische Bohrmaschine, die eine Lafette 2o umfaßt, die am Ende eines Stützarmes 21 schwenkbar angeordnet ist, der z.B. auf einem auf Rädern beweglichen Chassis aufgebaut sein kann, das in der Zeichnung nicht gezeigt wird. Die Position der Lafette 2o im Verhältnis zum Stützarm 21 ist mit einem hydraulischen Kolbenzylinderapparat 22 einstellbar. Auf dem Schlitten 23 befinden sich ein hydraulischer Schlagapparat 15 und ein hydraulischer Rotationsmotor 16. An dem Schlagapparat sitzt die Bohrstange 24, an deren Ende die Bohrkrone 25 sitzt. Die Bohrstange 24 wird mit einem am Ende der Lafette 2o befindlichen Lager 28 gestützt.

Der Schlitten 23 ist hin und zurück beweglich angeordnet, z.B. mittels einer Kette 26, die über frei rotierbare Drehräder und über ein Triebrad 27 läuft, das an der Triebwelle des Vorschubmotors 17 sitzt. Die Bohrstange 24 und die Bohrkrone werden von dem Vorschubmotor 17 in das Gestein 29 getrieben, ' um ein Loch darin zu bohren. Die Druckflüssigkeit wird zu dem Vorschubmotor 17 durch Schläuche 17a und 17c geführt. Zu dem Schlagapparat 15 und dem Rotationsmotor 16 der Bohrmaschine

709811/06 58

wird die Druckflüssigkeit durch Schläuche 15a und l6a geleitet und die Druckflüssigkeit kehrt durch den Schlauch 15c zum Tank R zurück. Die Steuerung und Regelung der Speisung der Druckflüssigkeit erfolgt in einer Steuerzentrale 3o, die im folgenden mit Hinweis auf Fig. 2 näher erläutert wird.

Der Vorschubmotor 17 und der Rotationsmotor 16 sind in Reihen schaltung so angeordnet, daß während der Vorschubbewegung des Schlagapparates 15 der Vorschubmotor 17 seine Druckflüssigkeit vonder Pumpe 14 und der Rotationsmotor 16 von der Anlaßseite des Vorschubmotors 17 bekommt. Zusätzlich wird der Druck der zu dem Vorschubmotor 17 kommenden Flüssigkeit mit Ventil- und Schaltungsanordnungen wesentlich konstant gehalten, wie im folgenden erklärt wird.

Die Funktion dieser Anordnung ist wie folgt: Wenn in eine Kluft gebohrt wird, wächst der Druckunterschied über den Rotationsmotor 16, denn die Belastung nimmt zu. Weil der Gesamtdruckunterschied über den Vorschubmotor 17 und dem Rotationsmotor 16 konstant bleibt, folgt daraus, daß der Druckunterschied über den Vorschubmotor 17 und zugleich auch die Vorschubkraft, abnehmen.

Damit die Vorschubrichtung bei einer nachteiligen Festklemmung gewechselt würde, ist die andere hydraulische Pumpe 13 so angeschaltet, daß sich der Vorschubmotor 17 und der Rotationsmotor 16 im Verhältnis dazu parallel befinden, wobei die in Frage stehende Pumpe 13 beim Vorschub des Schlagapparates vorwärts, dem Gestein entgegen, an der Auslaßseite des Vorschubmotors 17 angeordnet ist. Wenn der Rotationsmotor 16 dabei einer großen Belastung ausgesetzt wird, wie beim Fahren in eine schwierige Kluft, nimmt der Druckunterschied über den Vor-

-6-

7 0 9 811/0658

schubmotor 17 ab, und geht durch Null ins andere Zeichen über, wobei die Vorschubrichtung geändert wird, weil der Druck der zum Vorschubmotor 17 kommenden Flüssigkeit mit Ventil- und Sehaltungsanordnungen konstant gehalten wird.

Der Druck an der gegen den Schlagapparat 15 liegenden Seite des Vorschubmotors 17 wird mit zwei, in dem zwischen dem Vorschubmotor 17 und dem Schlagapparat 15 befindlichen Kreisanteil angeordneten, parallel geschalteten Druckregelventilen 5 und 12 konstant gehalten. Zwischen den erwähnten Ventilen ist ein Riehtungsventil 4 angeordnet, dessen Steueranschlüsse an die Druckseite des Rotationsmotors 16 und andererseits an die Seite des Vorschubmotors 17 angeschlossen sind, deren Druck mittels der genannten Druckregelventilen 5 und 12 regelbar ist. Dieser Steueranschluß hat ein Richtungsventil 6, mit dem das Steuersignal ein - und ausgeschaltet werden kann. In der einen Lage des Richtungsventiles 4 ist der den Schlagapparat 15 umfassende Kreisanteil in Verbindung mit dem Tank R. Der Druck des Schlagapparates 15 kann mit der Drosselung 3 geregelt werden. In der anderen Lage des Richtungsventiles 4 sind die Druckregelventile 5 und 12 in Parallelschaltung, wobei der Druck sich nach dem höheren Grenzdruck einstellt.

Die Punktion dieser Schaltungsanordnung ist wie folgt: Wenn der Druck in dem den Rotationsmotor 16 umfassenden Kreisanteil einen bestimmten Grenzdruck überschreitet, schaltet das Richtungsventil 4 den Schlagapparat 15 auf halbe Leistung in der Weise, daß es einen Teil der Druckflüssigkeit in den Tank R leitet. Gleichzeitig wechselt der Vorschubmotor 17 seine Richtung, weil der Druck in dem den Schlagapparat 15 umfassenden Kreislaufteil mit dem Druckregelventil 12 so eingestellt worden ist, daß er niedriger ist als der Druckunterschied über den Rotationsmotor. Wenn der Bohrer frei wird, nimmt dieser Druck-

-7-.
709811/0658

unterschied ab, wobei das Richtungsventil 4 den Schlagapparat 15 auf volle Leistung schaltet. Mit dem Druckregelventil 5 wird im Vorschubmotor 17 ein Druck eingestellt, der der optimalen Vorschubkraft entspricht.

Beim Anbohren ist das Richtungsventil 4 auf halbe Leistung eingestellt. Das Steuersignal des Richtungsventiles 4 ist mit dem Riehtungsventil 6 von der anderen Seite zugeschaltet worden. Das auf den unteren Grenzdruck eingestellte Druckregelventil 12 bestimmt den Druck der gegen den Schlagapparat 15 liegenden Seite des Vorschubmotors 17. Der Druckunterschied über den Vorschubmotor 17 wird etwas kleiner, wenn der Bohrer mit dem Gestein in Berührung kommt. Wenn ein passendes Loch in dem Gestein entstanden ist, wird das Steuersignal des Richtungsventiles 4 mittels des Ventiles 6 eingeschaltet. Das Ventil 6 kann entweder manuell gesteuert werden, oder die Steuerung kann mit einem Druckakkumulator versehen werden, der als Zeitkontrollapparat funktioniert. Das Richtungsventil 4 wird umgeschaltet, und der Arbeits- und Vorschubdruck des Schlagapparates 15 sind normal.

An den Steueranschluß des Richtungsventiles 4, der an die Druckseite des Rotationsmotors 16 angeschlossen wird, kann ein Zeitkontrollapparat 19, 19a angeschlossen werden, dessen Punktion wie folgt ist: Nach einem Pestbohren, wenn der Schlagapparat 15 auf halbe Leistung übergegangen ist, kann ein erneuter Versuch, durch die Kluft zu bohren, auf halber Leistung vorgenommen werden, um erst nach einer bestimmten Zeit das Bohren mit voller Leistung anzufangen.

Mit Hilfe des Richtungsventiles 2 kann der Rotationsmotor ausgeschalte-t werden.

-8-

709811/06B8

Die Richtungsventile 1 und 11 dienen für die schnelle Zurückführung und die Änderung der Vorschubrichtung.

In den Richtungsventilen I₉ 2 und 11 gibt es einen Handhebel und eine Auslösung einer Verriegelung aus einer Lage.

Die vordere Grenze des Vorschubs gibt dem Ventil 1 einen Impuls j wobei die Vorschubrichtung sich ändert₉ und die gesamte Leistung der Pumpe 14 des Schlagapparates 15 durch den Vorschubmotor 17 geht. Wenn eine langsamere Schnellbewegung gewünscht ist, kann die Regelung mittels des Ventils Io geschehen₃ womit ein Teil der Volumenströmung eliminiert werden kann. Wenn der Schlagapparat 15 zum anderen Ende des Vorschubapparates 17 zurückgekehrt ist, gibt die hintere Grenze des Vorschubs einen Impuls dem Ventil 11, das die Pumpe 14 des Schlagapparates frei schaltet.

Mit dem Volumenregelventil 9 kann die Rotationsgeschwindigkeit geregelt werden.

-9-

709811/0658

Claims

Patentansprüche

1. Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere eine Gesteinsbohrmaschine, die einen Schlagapparat (15), einen Rotationsmotor (16) und einen Torschubmotor (17) sowie für deren Betrieb und Steuerung benötigte Pumpen und Ventile umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubmotor(17) und der Rotationsmotor (16) in eine Reihe geschaltet sind.

2. Bohrmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verschieben des Schlagapparates (15) vorwärts gegen das Gestein der Verschubmotor (17) seine Druckflüssigkeit von der Pumpe (l4) und der Rotationsmotor (1.6) von der Auslaßseite des Vorschi.bmotors (17) bekommt, und daß der Druck der zum Vorschubmotor (17) kommenden Flüssigkeit mit Ventil- und SchalVangsanordnungen (5,12) wesentlich konstant gehalten ist.

3. Bohrmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Pumpe (13) an den den Vorschubmotor (17) und den Rotationsirotor (l6) enthaltenden Serienkreis so angeschlossen ist, laß der Vorschubmotor und der Rotationsmotor im Verhältnis zu der anderen Pumpe (13)sich parallel befinden.

4. Bohrmaschine nfch irgendeinem von den Patentansprüchen 1 b is 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (14) . ." und dem VorscJtUbmotor (17) an den Serienkreis zwischen dem Vorsehubmotor und dem Rotationsmotor ein Druckregelventil (12),

-lo-

709811/0658

-lo-

und mit ihm parallel ein anderes Druckregelventil (5) angeschlossen sind, um den Druck des erwähnten Serienkreises zu regulieren.

70981 1/0658

Leerseite