DE2732147A1

DE2732147A1 - Drehschlagbohrmaschine

Info

Publication number: DE2732147A1
Application number: DE19772732147
Authority: DE
Inventors: Eryk Dipl Ing Chrobak; Alfred Dipl Ing Janion; Zygmunt Dipl Ing Jaromin; Andrzej Dipl Ing Kedziora; Zbigniew Dr Ing Korecki; Jan Dipl Ing Parfiniewicz; Kazimierz Dipl Ing Turopolski
Original assignee: TS OSRODEK P K MASZYN GORNICZY
Current assignee: TS OSRODEK P K MASZYN GORNICZY
Priority date: 1976-07-17
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1978-01-19
Also published as: PL191275A1; PL108667B1; SE7708276L

Description

Drehschlagbohrmaschine
Die Erfindung betrifft eine Drehschlagbohrmaschine zum Bohren von Löchern im Gestein, besonders in Kohle.
Es ist ein Schlagwerk bekannt, welches in verschiedenen Ausführungen auch als Schlagwerk für Drehschlagbohrmaschinen hergestellt werden kann und zwar durch Zugabe eines Motors zum Drehen der Bohrstange. Der Kolben dieses Schlagwerks hat längs der einzelnen Abschnitte drei verschiedene Durchmesser.
Der Mittelabschnitt hat den größten Durchmesser und ist dem Zylinderquerschnitt genau angepaSt. Dieser Kolben-Mittelabschnitt trennt zwei Arbeitsräume, welche durch Verkleinerung der Durchmesser anderer RoUbenabschnitte entstanden sind.
Diese kleineren Durchmesser sind an jedem Ende verschieden.
Der Kolbenabschnitt mit dem kleinsten Durchmesser weist im Innern des Zylinders eine Steuermuffe mit zwei Reihen radialer Öffnungen auf. Eine Offnungsreihe verbindet den angrenzenden Raum mit der Zuführungsleitung über Öffnungen im Zylinder, die andere Reihe verbindet diesen Raum mit der Abfluß leitung auch über Öffnungen im Zylinder, die den Öffnungen in der Steuermuffe gegenüberliegen. Je nach der Winkellage der Steuermuffe im Zylinder deckt sich die eine oder die andere offnungsreihe der Muffe mit den entsprechenden Öffnungen im Zylinder, wodurch die Zufuhr des Öls von der Druckpumpe oder der Abfluß des Öls in den Behälter stattfindet. Wenn die offnungen der einen Reihe geöffnet sind, so sind die der anderen Reihe geschlossen. Diese Öffnungen stehen entweder mit dem Innenraum eines Hochdruckspeichers oder -akkumulators in der Zufuhr oder mit dem eines Niederdruck speichers oder -akkumulators im Abfluß in Verbindung. Die .Speicher-Innenräume sind dauern mit der entsprechenden Zufluß- bzw. Abflußleitung verbunden.
Der Kolbenabschnitt mit dem kleinsten Durchmesser befindet sich in dem Raum, in welchem die Steuermuffe untergebracht ist. Die diesem Raum zugewandte Kolben-Arbeitsoberfläche ist größer als die andere, welche dem größeren gegenüberliegenden Arbeitsraum zugewandt ist. Der letzterwähnte Arbeitsraum ist vom Innenraum des Zuflußspeichers nicht abgetrennt, da sich auf fast der ganzen Länge des Arbeitsraumes keine Zylinderwand befindet.
Die Steuermuffe enthält einen Laufschaufelkranz, der durch quer liegende Wände der Zuflußöffnungen gebildet ist. Außerdem ist die Steuermuffe mit einem anderen Laufschaufelkranz ausgestattet, welcher aus Einschnitten in der Außenoberfläche in Form von Turbinschaufeln besteht. Besondere Kanäle führen die Arbeitsflüssigkeit über diesen Laufschaufelkranz zum Abfluß.
Die Eintrittsöffnungen dieser Kanäle im Zylinder werden durch den Kolbenabschnitt mit dem größten Durchmesser geschlossen.
Wenn der Kolben so verschoben wird, daß sich bei der Öffnung sein Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser befindet, ist der Kanal geöffnet. Das erfolgt dann, wenn sich der Kolben der einen oder der anderen Endlage nähert.
In Abhängigkeit von der Winkellage der Steuermuffe erfolgt die Verbindung des Muffenraumes mit dem Abflußspeicher. Im ersten Fall steigt der Druck in dem Steuermuffenraum bis zum Erreichen des Arbeitsdrucks und der Kolben wird in Richtung der Bohrstange verschoben. Im zweiten Fall sinkt der Druck in diesem Raum bis auf den Abflußdruck, wobei der Kolben durch den ständig in dem entgegengesetzten Zylinderarbeitsraum wirkenden Druck zurückgeschoben wird. Dadurch ist das Anlassen der Maschine bei jeder Lage des Kolbens im Zylinder möglich.
In der beschriebenen Vorrichtung ist der Kolbenschub mit der Steuermuffe hydraulisch rückgekoppelt. Falls diese Vorrichtung als Drehschlagbohrmaschine arbeiten soll, wird noch unter Verwendung eines besonderen Motors eine Drehbewegung der Bohrstange vorgesehen. Die längsgerichtete Schlagbewegung der Bohrstange wird durch Schläge des Kolbens erreicht.
Bei einer solchen Konstruktion der Drehschlagbohrmaschine sind die RUttel- und Drehbewegungen der Bohrstange voneinander unabhängig, was dazu führt, daß bei verschiedenen Arbeitsbedingungen eine verschiedene Anzahl von Schlägen je Umdrehung erfolgen kann. Es ist möglich, die Drehgeschwindigkeit von außen zu regeln, nicht aber die Schlaggeschwindigkeit, was der prinzipielle Nachteil der Maschine ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehschlagbohrmaschine anzugeben, in welcher durch Kopplung der Dreh- und Schlagbewegungen der Bohrstange diese Bewegungen in einem kon.-.
stanten Frequenzverhältnis unabhängig von der Eigenschaft des gebohrten Gesteins bleiben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine mechanische Kopplung der Steuermuffe mit dem Kolben innerhalb des Schlagwerkes der Maschine und gleichzeitig durch mechanische Kopplung dieses Kolbens mit dem die Stange drehenden Motor erreicht. Beide Kopplungen werden durch Anwendung verschiebbarer Verbindungen erzielt, wodurch die Längsbewegung des Kolbens im Zylinder des Schlagwerkes ungestört bleibt. Die Schlagbohrmaschine wird von einem ringförmigen Drehmotor mit einer inneren Durchlauföffnung angetrieben. In dieser Durchlauföffnung ist das Schlagwerk angeordnet. Am Ende des Schlagwerkes befindet sich der Bohrstangenhalter. Die Verbindung des Drehmotors mit dem Schlagwerk wird in erster Linie durch die folgenden Maßnahmen erreicht.
Das Gestell der Drehschlagbohrmaschine hat die Gestalt von zwei Rohrabschnitten von ungleichen Durchmessern. Die Rohrabschnitte sind stirnseitig durch Flansche verbunden. Im Innern des Rohrgestells ist das Schlagwerk angeordnet und auf einem Teil der Gestellaußenoberfläche ist der Drehmotor mit Steuerorganen angeordnet. Außerdem sind auf der Gestellaußenoberfläche zylindrische Elemente befestigt, welche die ZufluB-und Abf lußkanäle enthalten sowie zylindrische nachgiebige Elemente, welche plötzliche heftige Drucksteigerungen der Arbeitsflüssigkeit auffangen. Das Schlagwerk innerhalb des Gestelles und die zylindrischen mitarbeitenden Elemente sind am Gestell unter Verwendung einer Mutter befestigt. Das Gewinde für diese Mutter befindet sich auf der Außenoberfläche des Gestelles. Die Mutter bestimmt die Lage der Elemente innerhalb und außerhalb des Gestelles, in dem sie diese Elemente in die zur Gestellachse parallele Richtung drückt. Die Steuerung des Schlagwerkes erfolgt durch unterschiedliche Arbeitsoberflächen des Kolbens und durch Steuerung des Zuflusses der Arbeitsflüssigkeit zu dem Zylinderarbeitsraum, welcher sich an der Seite der größeren Kolbenarbeitsoberfläche befindet, sowie des Abflusses aus diesem Arbeitsraum. Zur Vervollkommnung der Wirkung des Schlagwerkes ist die größere Kolbenarbeitsfläche in zwei Teile geteilt. Außerdem ist das Schlagwerk mit hydraulischen Puffern an den Enden des Kolbenschubes ausgestattet und auf der Seite, wo der Kolben des Schlagwerkes auf die Bohrstange einwirkt, stoßfederbeaufschlagt. Außerdem ist die Bohrmaschine mit Rückschlagventilen ausgestattet, die einerseits die Entstehung eines zu hohen Druckes in dem gesteuerten Arbeitsraum verhindern, andererseits störende Einflüsse der Flüssigkeit, welche sich innerhalb des Motors und des Schlagwerkes infolge von Undichtigkeiten ausbreitet, ausschaltet, indem sie die Abführung dieser Flüssigkeit in den Behälter regeln.
Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 die Rohrabschnitte A, B und die Flansche C, D in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 die Maschine im Axialschnitt, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Zylinder und die Steuermuffe nach Linie x-x der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt durch das Rückschlagventil zum Abführen der durchgedrungenen Flüssigkeit. Dieses Ventil ist in Fig. 2 mit Nr. 45 bezeichnet, Fig. 5 einen Ausschnitt, der den Arbeitsraum auf der Seite der kleineren Kolbenarbeitsfläche und eine Feder im Axialschnitt wiedergibt, Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie y-y in Fig. 2, Fig. 7 einen Ausschnitt im Bereich des Schnittes y-y in Aufsicht, Fig. 8 einen Axialschnitt durch das Ende der Maschine mit Muttern 8, 10, welche die Elemente fest zusammenhalten, wobei der Ausschnitt über der Symmetrieachse eine Druckmutter und der Ausschnitt unter der Symmetrieachse eine Mutter mit Druckschrauben wiedergibt.
Die erfindungsgemäße Drehschlagbohrmaschine besteht aus drei Grundbaugruppen: einem Schlagwerk, einem Drehbohrmotor und einem Bohrstangenhalter, in dem Einrichtungen zum Spülen der Bohrlöcher vorgesehen sind. Das Gestell zeigt die Fig. 1.
Es besteht aus zwei Rohren A und B mit verschiedenen Durchmessern. Diese Rohre sind miteinander stirnseitig verbunden, wodurch zwischen ihnen eine Stützfläche 46 entsteht. Am Rand des Rohres B mit größerem Durchmesser befindet sich ein flacher Flansch C. Am vorderen Teil der Maschine, also auf der Seite des Arbeitswerkzeuges, befindet sich ein Flansch D. Von den einzelnen Elementen der oben erwähnten Baugruppen befinden sich einige außerhalb, andere innerhalb der Rohre A,B und Flansche C,D.
Das Schlagwerk ist ein hydraulischer Kolbenmotor, dessen Kolben 3 sich innerhalb des Rohrabschnitts A befindet. Dieses Rohr bildet den Zylinder 4 des Schlagwerkes. Der Kolben 3 ist im Zylinder 4 mit Hilfe zylindrischer Muffen 32 und 33 angeordnet. Zur Steuerung des Schlagwerkes dient eine drehbare Steuermuffe 5, welche sich im Zylinder 4 zwischen den Zylindermuffen 32 und 33 befindet. Die Steuermuffe 5 ist mittels einer Kupplung, der verschiebbaren Verbindung 27mit dem Kolben 3 verschiebbar verbunden. Außerhalb des Zylinders 4 befinden sich zylindrische Ringe 1, 2 mit Innenräumen 56, 57. Diese Räume sind mit Membranen 35 dicht verdeckt, welche von der Seite des Inneren der Bohrmaschine mit zylinderförmigen Schirmen 36 ausgestattet sind. Die Schirme 36 weisen Offnungen 37 auf, die das Innere der Bohrmaschine mit der Oberfläche der Membranen 35 verbinden. Die Räue 56, 57 sind mit Druckgas, z.B. Stickstoff, gefüllt.
Fig. 3 zeigt den Querschnitt x-x durch die Steuermuffe 5. Am Umfang der Steuermuffe 5 sind auf der Seite des Speichers a an der Zuführung zwei Reihen radialer Zuführungsöffnungen 25 ausgeführt. Diese Reihen befinden sich gegenüber von Zuführungsöffnungen 6 auf dem Umfang des Zylinders 4. Auf der Seib te des Speichers befinden sich am Umfang der Steuermuffe 5 zumindest zwei Reihen radialer Abflußöffnungen 26. Sie sind geschlossen, wenn - wie in Fig. 3 dargestellt - die Zuführungsöffnungen frei sind, und nur mit Strichlinien angedeutet. Die Öffnungen 26 liegen zwei Reihen von Abflußöffnungen 7 auf dem Umfang des Zylinders 4 gegenüber. Die Öffnungen 25, 26, 6, 7 haben den gleichen Durchmesser d d - Durchmesser jeder Öffnung Außendurchmesser der Steuermuffe 5 i - Anzahl der Öffnungen auf dem Umfang der Steuermuffe 5, unter der Voraussetzung, daß die Durchmesser der Öffnungen und die Entfernungen zwischen diesen identisch sind.
Das Öl aus der Pumpe wird ständig dem Innenraum der Bohrmaschine über die Öffnung 19 im Zylinder 4 und über die Steuermuffe 5 zugeführt. Die Offnung 19 befindet sich in der Nähe der Zuführung 58. Auf der Außenfläche der Steuermuffe 5 zwischen den Öffnungen 25, 26 sind Umfangsnute ausgeführt. In diesen Nuten befinden sich dehnbare gußeiserne Ringe 51, welche die Verbindung der Steuermuffe 5 mit dem Zylinder 4 abdichten. Der Arbeitsraum 41 im Zylinder 4 und der Raum 56 des hydraulischen Speichers a sind miteinander über einen Kanal 66 verbunden. Im Kanal 66 befindet sich ein Rückschlagventil 40, welches den Durchfluß in der Richtung zu der Zuführung 58 ermöglicht. Um die Hin- und Herbewegung des Kolbens 3 im Zylinder 4 zu ermöglichen, befinden sich an den beiden Stirnseiten der Oberfläche des Kolbens 3 zwei Räume 43 und 44. Diese Räume sind über einen Kanal 42 im Kolben 3 miteinander verbunden.
Der Kanal 42 weist drei sich stufenweise ändernde Durchmesser auf, von welchen sich der kleinste auf der Seite der Bohrstange befindet. Auf der Außenoberfläche des Zylinders 4 im Raum 44 ist eine halbrunde Ringnut 53 ausgeführt. Diese Ringnut ist durch mindestens einen Kanal 54 mit dem Raum 44 verbunden (s. Fig. 4). In der Nut 53 befindet sich ein elastischer gespannter Ring 55. Die Elemente 53, 54, 55 bilden ein Rückflußventil 45, welches auf Fig. 4 gezeigt ist. Das Rückschlagventil 45 ermöglicht den Durchfluß des Öls aus dem Raum 44 über den hydraulischen Speicher b in den Behälter.
Die Bohrstange 31 wird durch einen hydraulischen Motor angetrieben. Es ist ein hydraulischer Motor mit radial angeordneten Kolben und einem Nockenring, der die Bewegung der Kolben hervorruft. Der Motor weist ein Kolbengehäuse 15 mit Zylindern 11 auf, wobei in jedem Zylinder ein Kolben 16 steckt.
Jeder Kolben 16 ist mit einem Balken 12, der quer zum Zylinder 11 eingestellt ist, verbunden. Der Balken 12 weist zwei Rollen 14 auf, die mit dem Nockenring 18 zusammenwirken. Das dem Zylinder 11 zugeführte Öl drückt auf den Kolben 16. Der Druck des Öls wird auf Rollen 14 übertragen, wobei die Rollen 14 an den Nockenring 18 gedrückt werden. Die Rollen 14 gleiten über die Nocken des Nockenringes 18, wodurch das Drehen des Kolbengehäuses 15 bewirkt wird. Das Gehäuse 38 des Motors und der Zylinder 4 bilden eine Einheit. Das Kolbengehäuse 15 hat die Form eines Ringes mit einer axialen Offnung 23.
Eine Muffe bildet eine Steuervorrichtung 17 des hydraulischen Kolbenmotors, die auf der Oberfläche des Rohrabschnitts B angeordnet ist. In der Steuervorrichtung 17 sind Kanäle 62 vorgesehen, von denen einer mit der hydraulischen Pumpe, ein zweiter mit dem Ölbehälter verbunden ist. Die Kanäle 62 sind durch radiale Öffnungen 63 mit dem Inneren des Rohres B verbunden.
Gegenüber den Öffnungen 63 befinden sich im Kolbengehäuse 15 Öffnungen 64, die Öl in eine Kammer 65 zuführen. Die Kammer 65 verbindet die Öffnungen 64 mit den Zylindern 11.
Der Drehmotor ist mit dem Kolben 3 mittels in Fig. 5 gezeigter Verbindungen 22 verschiebbar gekoppelt. Die Zylindermuffe 32 weist zwischen dem Rand 77 des Kolbens 3 und einer Feder 34 einen Vorsprung auf, welcher sich mit Einschnitten auf dem Kolben 3 verzahnt und die verschiebbare Verbindung 22 bildet.
Der Kolben 3 ist verschiebbar mit der Steuermuffe 5 verbunden. Die Drehbewegung wird vom Drehmotor über diese Verbindungen an die Steuermuffe 5 übergeben, wodurch die Drehfrequenz der Steuermuffe und des Drehmotors die gleiche ist.
Wenn bei der Arbeit die Bohrstange 31 in einen Hohlraum im Gestein trifft und der Kolben heftig in Richtung zur Bohrstange 31 verschoben wird, stützt sich die Kolbenoberfläche 30 auf den Ölpuffer im Raum 39. Falls ein solcher Schlag mehrmals erfolgt, wird das Öl aus dem Raum 39 herausgedrückt und dabei wäre eine Verklemmung des Kolbens 3 im Raum 39 möglich.
Um diese Möglichkeit auszuschließen, wurde zwischen dem Vorsprung der Verbindung 22 auf der Zylindermuffe 32 und einer Muffe 70 eine Feder eingesetzt. Die Entfernung L zwischen den Vorderseiten der Kupplung und dem Kolben 3 ist größer als die Entfernung zwischen dem Rand der Oberfläche des Kolbens 3 und dem Rand des Raumes 39 im Zylinder 4, was aus Fig. 5 ersichtlich ist. Eine solche Wahl dieser Entfernung erleichtert das Bohren aus folgendem Grund. Die beiderseitige Bewegung des Kolbens 3 erfolgt erst wenn die Bohrkrone das Gestein berührt, also nach dem Herausschieben des Kolbens 3 aus dem Raum 39 durch die Bohrstange 31. Ein ähnlicher Olpuffer 39 befindet sich an der entgegengesetzten Seite des Kolbens 3 zum Hemmen des Kolbens 3 bei der rückwärts gerichteten Bewegung.
Der Kolben 3 weist zwei Arbeitsoberflächen von verschiedener Größe auf. Die größere Arbeitsoberfläche befindet sich auf der Seite des Speichers b und besteht aus zwei Teilflächen 28, 29, welche in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Die zweite Arbeitsoberfläche 30 befindet sich auf der Seite des Speichers a. Das Verhältnis der kleineren Arbeitsoberfläche 30 gleich F2 zur größeren Arbeitsoberfläche 28, 29 gleich F1 bestimmt die Formel t - Zeitdauer der Öffnung der Abflußkanäle T - Zeitdauer eines Zyklus des Kolbens 3.
Wesentliche Teile der Bohrmaschine bilden die Spülvorrichtung und der Bohrstangenhalter, welche gemeinsame Elemente haben und deswegen gemeinsam betrachtet werden sollen.
Der Halter der Bohrstange 31 befindet sich in der Öffnung des Drehmotors. Die Elemente des Bohrstangenhalters dienen sowohl zum Halten der Bohrstange 31 sowie auch zur Übertragung der Drehbewegung vom Drehmotor auf die Bohrstange 31. Das Grundelement, die Zylindermuffe 32, welche sich in der Öffnung 23 des Drehmotors befindet, ist auf das Verbindungselement 68 zwischen dem Kolben 3 und der Bohrstange 31 aufgesetzt. Das Verbindungselement 68 ist mit dem Drehmotor mittels einem Flansch 69 verbunden, der sich an diesem Element 68 befindet.
Auf das Verbindungselement 68 wird eine dickwandige Muffe 70 mit Einschnitten 71 auf ihrem Umfang aufgesetzt. In die Einschnitte 71 ragen Vorsprünge 59 des Verbindungselementes 68 hinein, was in Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Die Einschnitte 71 in der Muffe 70 sind länger als die Vorsprünge 59 des Verbindungselementes 68, so daß für die Vorsprünge 59 in den Einschnitten 71 ein Spielraum bleibt. Am Ende der Innenoberfläche der Muffe 70 ist ein Gewinde 60 zum Aufdrehen der Bohrstange 31 ausgeführt. Ein Verklemmen der Muffe 70 auf dem Gewinde 60 ist bei der Arbeit möglich, wodurch Schwierigkeiten bei der Rückführung der Bohrmaschine entstehen könnten. Falls eine schnelle Abstellung der Bohrmaschine von der Bohrstange erwünscht ist, ohne Abdrehen der Muffe 70 vom Gewinde 60, erreicht man die Auskuppelung des Verbindungselementes 68 sowie der auf der Bohrstange aufgesetzten Muffe durch Drehen des Verbindungselementes 68.
Die Spülvorrichtung ermöglicht das Spülen der Bohröffnung während des Bohrens. Die Vorrichtung besteht aus einem Gestell 74 mit einem Zuführungskanal 75. Das Spülwasser fließt unter Druck über einen Kanal 76, der in der Muffe 70 ausgeführt ist, und über die Öffnung in der Bohrstange 31 und erreicht so den Boden der gebohrten hoffnung. Die Dichtungsringe 78, 79, 72 haben die Aufgabe, die Vorrichtung gegenüber dem Verbindungselement 68 abzudichten. Diese Dichtungsringe befinden sich zwischen der Muffe 70 und dem Gestell 74 der Vorrichtung. Zwei Ringe 78 zur Abdichtung des Kanals 75 verhüten das Eindringen von Wasser in die Bohrmaschine und das Vermischen von Wasser und Öl. Falls aus irgendeinem Grund die Ringe 78 versagen, übernimmt der Ring 79 diese Aufgabe. Das Wasser, welches durch die Ringe 78 dringt, fließt nach außen über einen kleinen Kanal 80 in der Muffe 70 und dann durch die Öffnung 81 im Gestell 74 ab. Der Ring 72 dient zum Verhüten des Abflusses von Arbeitsflüssigkeit aus der Bohrmaschine über Undichtigkeiten in die Spülwasserführung. Die Muffe 70 ist am Ende mit einem kegeligen Kragen 13 ausgestattet. Dieser kegelförmige Kragen 13 zerspritzt das gebrauchte Wasser, welches durch keine Möglichkeit hat, in das Innere der Bohrmaschine zurückzufließen.
Alle Elemente der Bohrmaschine, die sich außerhalb und innerhalb der Röhren A, B befinden, sollen fest haltend aufeinandergepreßt sein und ein Ganzes bilden. Das wird dadurch erreicht, daß die Durchmesser der Rohre A, B nicht gleich sind, wodurch zwischen ihnen eine Stützoberfläche 46 entsteht. Auf der Außenoberfläche des Zylinders 4 am Ende des Rohres A befindet sich ein Gewinde 21 für eine Mutter 9, die zur Seite des Speichers b hin einen Flansch aufweist. In der Stirnoberfläche dieses Flansches befinden sich mindest zwei Öffnungen mit Druckschrauben 50. Die Schrauben 50 drücken die Elemente, welche sich auf dem Rohr A befinden, an die Stützoberfläche 46 und die Elemente, welche sich auf dem Rohr B befinden, an den Flansch C. Durch Zuschrauben der Mutter 9 werden die sich innerhalb des Zylinders 4 befindenden Elemente abgeschlossen.
Auf Fig. 8 ist in einer alternativen Ausführungsform eine auf das Gewinde 21 aufgesetzte Mutter 8 gezeigt. Dieses Gewinde befindet sich auf der Außenoberfläche des Zylinders 4. Auf dasselbe Gewinde wird weiter eine zweite Mutter 10 aufgedreht, um die Elemente innerhalb des Zylinders 4 abzuschließen. Zwischen der Stirnoberfläche 47 der Mutter 10 und der Stirnoberfläche 48 der Zylindermuffen ist ein Federring 49 angeordnet.
Vorteilhafter ist, wenn die Mutter 8 in der Stirnoberfläche des Kragens wenigstens zwei Gewindebohrungen aufweist, in welchen sich Druckschrauben 50 befinden, wie es die Fig. 8 unter der Symmetrieachse zeigt.
Die Wirkung der Schlagbohrmaschine ist wie folgt. Im Moment der Zuführung des Drucköls aus der Pumpe über Kanal 62, Offnungen 63, 64 und über Kanal 65 zu den Zylindern 11 unter den kleinen Kolben 16 des Drehmotors, wird die Bewegung des Kolbens 16, welcher die Rolle 14 an eine Kurvenscheibenoberfläche andrückt, hervorgerufen. Die Rolle verschiebt sich auf der Kurvenscheibe und veranlaßt die Rotation des Kolbengehäuses 15.
Gleichzeitig bewegt sich die Rolle des benachbarten kleinen Kolbens 16 auf einem konvexen Abschnitt der Kurvenscheibe. Das Öl fließt über Kanal 65 und Öffnungen 64, 63, 62, welche mit der Abflußleitung verbunden sind, ab.
Die Drehbewegung des Kolbengehäuses 15 wird mittels der Muffe 32 und der Muffe, welche mit dem Flansch 69 des Verbindungselementes 68 verbunden ist, auf die Muffe 70 mit dem Gewinde 60 übertragen. In das Gewinde 60 wird die Bohrstange 31 eingedreht. Auf diese Weise wird die Drehbewegung vom Drehmotor auf die Bohrstange 31 übertragen.
Unabhängig davon wird die Drehung des Drehmotors im Schlagwerk ausgenützt. Der Drehmotor ist mit dem Kolben 3 mittels einer Kupplung, der verschiebbaren Verbindung 22,verbunden, wodurch die Drehung auf den Kolben 3 übertragen wird. Der Kolben 3 ist über die Kupplungsverbindung 27 mit der Steuermuffe 5 verschiebbar verbunden. Dadurch wird auch die Steuermuffe 5 gedreht.
In Abhängigkeit von der Winkellage der Steuermuffe gegenüber dem unbeweglichen Zylinder 4 decken sich wechselweise die Öffnungen 25 in der Steuermuffe 5 mit den Öffnungen 6 im Zylinder 4, wodurch der Zufluß des Drucköls in den Arbeitsraum 41 geöffnet wird, beziehungsweise die Öffnungen 25 gehen an den Öffnungen 6 vorbei und der Zufluß des Öls wird abgeschlossen.
Während dieser Zeit deckt sich die andere Reihe der Öffnungen 26 in der Muffe 5 mit den Öffnungen 7 im Zylinder 4 und der Ölabfluß aus der Bohrmaschine in den Behälter erfolgt.
Das Öl fließt dauernd aus der Pumpe über die Zuführungsleitung 58 und Öffnung 19 im Zylinder 4 und Muffe 5 in das Innere der Bohrmaschine unabhängig von der Lage der Steuermuffe 5 gegenüber dem Zylinder 4 und wirkt auf die Oberfläche 30 des Kolbens 3. Auf diese Weise wirkt auf den Kolben 3 stets eine konstante Kraft in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung des Bohrlochs,die durch den Öldruck auf die Oberfläche 30 hervorgerufen ist. Wenn sich die Öffnungen 6 und Öffnungen 25 in der Steuermuffe 5 decken, gelangt das Öl aus der Pumpe in den Arbeitsraum 41 im Zylinder 4. Der Druck im Arbeitsraum 41 wirkt auf die Arbeitsoberflächen 28, 29 des Kolbens 3, welche größer sind als die Oberfläche 30 des Kolbens 3, wodurch die Kraft in der Richtung zur Bohrstange 31, die aus der vergrö-Berten Oberfläche resultiert, die entgegenwirkende Kraft übersteigt.
In der Zeit, wenn der Kolben 3 sich nach vorne bewegt und dann die Bohrstange schlägt, soll die Umsteuerung erfolgen. Sofort nach dem Schlag des Kolbens 3 auf die Bohrstange 31 soll das Öl aus dem Arbeitsraum 41 abfließen. Es ist aber möglich, daß die Öffnungen 25 sich nicht rechtzeitig schließen während der Kolben schon zurückgeschoben werden soll. In einem solchen Fall fließt der Ölüberschuß aus dem Arbeitsraum 41 über den Kanal 66 und das Rückschlagventil 40 in der Richtung der Zuführungsleitung 58.
In dem Moment, wenn die Olzuführung zum Inneren der Bohrmaschine geöffnet wird, soll das Öl sofort unter Druck in der erforderlichen Menge bei minimalem Energieaufwand in den Zylinder 4 eingeführt werden. Auch im Moment der Öffnung der Abflußöffnungen soll der Abfluß der Arbeitsflüssigkeit vom Zylinder 4 mit möglichst kleinem Energieaufwand erfolqen.
Das wird durch die Anordnung der Speicher oder Akkumulatoren a) in der Zuführungsleitung und b) in der Abfluß leitung erreicht.
In dem Moment, wenn der Ölzufluß in den Arbeitsraum 41 geschlossen wird, gelangt das Öl aus der Speisepumpe über offnungen 37 in den Raum 56 des Speichers a. Nach Öffnung der Zuführungsöffnungen 6 fließt das Öl, das im Raum 56 gespeichert war, infolge der Druckdifferenz sofort in den Raum 41 des Kolbens 3. Xhnlich wird beim plötzlichen Offnen der Abflußöffnungen 7 der Teil des Öls, der nicht rechtzeitig über die Abflußleitung zum Behälter abgeführt wurde, im Raum 57 des Speichers b gespeichert. So wird dank der Speicher eine große Energieersparnis beim Speisen und Entleeren des Arbeitsraumes 41 erreicht.
Das infolge von Undichtigkeiten der Elemente durchgedrungene Öl wird über den Kanal 42 im Kolben 3 in den Behälter abgeführt. Der axiale Kanal 42 verbindet den freien Raum 43 zwischen dem Boden des Kolbens 3 und dem Verbindungselement 68 sowie über einen Kanal 67 den Innenraum des Drehmotors mit dem Raum 44, der sich auf der anderen Seite des Kolbens 3 im Zylinder 4 befindet. Dank der in Richtung zur Bohrstange 31 stufenweise verkleinerten Durchmesser des Kanals 42 hat das durchgedrungene Öl keine Möglichkeit in falscher Richtung zur Bohrstange 31 hin abzufließen. Es fließt ausschließlich durch das Rückschlagventil 45 in den Behälter. Das aus Undichtigkeiten stammende Öl kann sich im Raum zwischen dem Gestell der Bohrmaschine und den Stirnoberflächen der Steuervorrichtung 17 sowie dem Gestell des Drehmotors ansammeln. Die Drucksteigerung in diesem Raum bewirkt axiale Kräfte in der Steuervorrlcfltung 17 und in der Muffe des Drehmotorgestelles, was bewirken könnte, daß sich die Muffe auf dem Rotor des Drehmotors verklemmt.
Um das zu verhüten, wird das durchgedrungene Öl über einen Kanal 52 in der Muffe 32 und weiter über die Öffnungen 42 im Kolben 3 in den Behälter abgeführt.
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Claims

Patentansprüche 1. Drehschlagbohrmaschine zum Bohren von Löchern in Gestein, besonders in Kohle, die einen hvdraulischen Drehmotor mit radialen Kolben und einer Kurvenscheibe zum Drehen der Bohrstanqe und einen hvdraulischen zweiseitia wirkenden Kolbenmotor, welcher der Bohrstange Schlaqenerqie zuführt und koaxial mit der Bohrstange anbeordnet ist, und an einer Seite im Inneren des Kolbenzvlinders eine Steuermuffe enthält, welche zwei sesenseitia versetzte Reihen radialer ffnungen aufweist, die oeffnungen im Zylinder gegenüberliegen, von denen die eine offnungsreihe mit einer den Kolbenmotor speisenden Pumpe und die andere offnungsreihe mit einer Abflußleitung verbunden ist, wobei die Drehbohrmaschine zusätzlich mit hydraulischen Speichern an der Zuführungssowie an der Aflußleitung ausgestattet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Drehmotor als Ring gestaltet ist, dessen innere Öffnung (23) auf eine Zylindernuffe (32) aufgesetzt ist und die Steuermuffe (5) mit dem Kolben (3) mittels einer verschiebbaren Verbindung (27) verbunden ist und der Kolben (3) mittels verschiebbarer Verbindungen (22) mit dem Drehmotor verbunden ist.
2. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Inneren des Kolbens (3) einen axialen Kanal (42) mit verschiedenen stufenweise geänderten Durchmessern aufweist, von denen der kleinste Durchmesser sich auf der Seite der Bohrstange (31) befindet, wobei der axiale -Kanal (42) einen freien Raum (43) zwischen dem Boden des Kolbens (3) und einem Verbindungselement (68) sowie über einen Kanal (67) den Innenraum des Drehmotors mit einem Raum (44) verbindet, der sich an der anderen Seite des Kolbens (3) im Zylinder (4) befindet und daß sich zwischen dem Raum (44) und einem Raum (57) des hydraulischen Speichers (b), der mit der Abfluß leitung verbunden ist, ein Rückschlagventil (45) befindet und zwar im Kanal, welcher den Raum (44) über den Raum (57) des hydraulischen Speichers (b) mit der Abflußleitung verbindet, wobei das Rückschlagventil (45) den Durchfluß aus dem Raum (44) zur Abfluß leitung ermöglicht.
3. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (4) einen Vorsprung (46) aufweist, welcher sich zwischen dem hydraulischen Speicher (a) im Zufuhrbereich und einer Steuervorrichtung (17) des Drehmotors befindet, und daß sich auf der Außenoberfläche des Zylinders (4) an dessen Ende ein Gewinde (21) befindet, auf welches eine Mutter (8) zum haltenden Anpressen der außerhalb des Zylinders (4) angeordneten Elemente an die Stirnoberfläche des Vorsprunges (46) aufgedreht ist, und daß hinter dieser Mutter (8) auf das Gewinde (21) auf dem Zylinder (4) eine zweite andrückende Mutter (10) aufgedreht ist, wobei sich zwischen ihr und der Stirnfläche (48) der zylindrischen Muffe eine Federeinlage (49) befindet.
4. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der Stirnoberfläche der Mutter (8) Durchgangsgewindebohrungen mit mindestens zwei Druckschrauben (50) aufweist.
5. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Außenoberfläche des Zylinders (4) an dessen Ende ein Gewinde (21) zum Aufdrehen einer Mutter (9) befindet, wobei die Mutter am Rande auf der Seite des Speichers (b) einen Flansch besitzt, in dessen Stirnoberfläche sich Durchgangsgewindebohrungen mit Druckschrauben (50) befinden.
6. Drehschlagbohrmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der kleineren Arbeitsoberfläche (30) des Kolbens (3) mit F2 bezeichnet, zu der größeren Arbeitsoberfläche (29,'28) mit F1 bezeichnet, gemäß der folgenden Beziehung festgelegt ist wobei t die Zeit, in der die AbfluSkanäle (7) frei sind und T die Zeitperiode zwischen den einzelnen Schlägen des Kolbens bezeichnen.
7. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Zuführungsöffnungen (19) und die Abflußöffnungen in (7) in Längsrichtung geringem Abstand von den Endbegrenzungen der Arbeitsräume des Zylinders (4) angeordnet sind, wodurch Räume (39) von der Ölzufuhr abgeschlossen werden und Ölpuffer für die Bewegung des Kolbens (3) bilden.
8. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen einer Muffe (70) der Bohrstange (31) und dem Kolben (3) eine mit dem Kolben (3) koaxiale Feder (34) aufweist.
9. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsoberfläche des Zylinders (3) an der Seite der Abflußöffnungen (7) aus zwei Teiloberflächen (28, 29) besteht, welche gegeneinander verschoben angeordnet sind.
10. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) des hydraulischen Schlagwerkes im Zylinder (4) mittels Zylindermuffen (32, 33) angeordnet ist, zwischen denen sich die Steuermuffe (5) befindet.
11. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (38) des hydraulischen Drehmotors und der Zylinder (4) des Kolbenmotors eine untrennbare Einheit bilden.
12. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (17) des Drehmotors zwischen dem Drehmotor und dem Zufuhrspeicher (a) angeordnet ist.
13. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zylindrische Ringe (1, 2) mit ihren inneren Speicherräumen (56, 57) von der Seite der Zuführung zum Kolben (3) und von der Seite des Abflusses mittels ringförmiger Membranen (35) dicht abgeschlossen sind, wobei die Speicher (56, 57) zwischen den Ringen (1, 2) und den Membranen (35) mit Druckgas gefüllt sind, wobei die Membranen mit ringförmigen Schirmen (36) abgedeckt sind, die Offnungen (37) enthalten, welche das Innere der Bohrmaschine mit der Oberfläche der Membranen (35) verbinden.
14. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (41) im Zylinder (4) auf der Seite der größeren Arbeitsoberfläche (28, 29) des Kolbens (3) undvder Raum (56) des Speichers (a) auf der Seite der Olzuführung (58) zum Kolben (3) über einen Kanal (66) verbunden sind und daß sich im Kanal (66) das Rückschlagventil (40) befindet, welches den Durchfluß nur aus dem Raum (41) in den Raum (56) des Speichers (a) ermöglicht.
15. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführung (58) zum Kolbenmotor sich zwischen dem Speicher (a) und der Steuervorrichtung (17) des Drehmotors befindet.
16. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung (L) zwischen der Stirnoberfläche des Kolbens (3) und der Stirnoberfläche der Verbindung (22) größer als die Entfernung (1) zwischen dem Rand der Oberfläche (30) des Kolbens (3) und dem Rand des Raumes (39) im Zylinder (4) ist.
17. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (45) aus einer halbringförmigen Nut (53) und aus einem elastischen Federring (55) gebildet ist, wobei die Nut (53) auf der Außenoberfläche der Zylindermuffe ausgeführt ist und mit dem Raum (44) mindestens über einen Kanal (54) verbunden ist und in dieser Nut (53) der elastische Federring (55) vorgespannt eingesetzt ist.
18. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenoberfläche der drehbaren Steuermuffe (5) zwischen Öffnungen (25, 26) wenigstens eine Umfangsnut eingeschnitten ist, in welche wenigstens ein gußeiserner dehnbarer Ring (51) eingesetzt ist.
19. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der dickwandigen Muffe (70), welche auf das Verbindungselement (68) aufgesetzt ist und sich zwischen dem Kolben (3) und der Bohrstange (31) befindet, koaxiale Einschnitte (71) ausgeführt sind, in welche Vorsprünge (59) des Verbindungselements (68) hineinragen, wobei die Länge des Einschnittes (71) größer ist als die Lange der Vorsprünge (59), so daß für die Vorsprünge (59) in den Einschnitten (71) ein Spielraum bleibt.
20. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Umfangsoberfläche der Steuermuffe (5) auf der Seite des Speichers (a) wenigstens zwei Reihen radialer Zuführungsöffnungen (25) gegenüber den zwei Reihen Zuführungsöffnungen (6) am Umfang des Zylinders (4) ausgeführt sind und daß auf der Seite des Speichers (b) am Umfang der Steuermuffe (5) wenigstens zwei Reihen AbfluBöffnungen (26) gegenüber den zwei Reihen der Abflußöffnungen (7) auf dem Umfang des Zylinders (4) ausgeführt sind, wobei die Öffnungen (25, 26, 6, 7) gleiche Durchmesser aufweisen, deren. Größe gleich dem Verhältnis des Außendurchmessers der Steuermuffe (5) malT zur Anzahl der Öffnungen auf dem Umfang der Steuermuffe (5) mal vier ist, unter der Voraussetzung, daß die Öffnungsdurchmesser und die Entfernungen zwischen den Öffnungen gleich sind.
21. Drehschlagbohrmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Gestell (38) der Bohrmaschine und den Stirnoberflächen der Muffe der Steuervorrichtung (17) sowie dem Gestell des Drehmotors mit dem Abfluß verbunden ist und zwar über einen Kanal (52) in der Muffe (32) und über den axialen Kanal (42) im Kolben (3).