DE2734111C3

DE2734111C3 - Drehschlagbohrverfahren mit Wechsel der Drehrichtung des Bohrgestänges

Info

Publication number: DE2734111C3
Application number: DE2734111A
Authority: DE
Inventors: Antero Tampere Anttila (Finnland)
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Tampella Oy AB
Priority date: 1976-08-25
Filing date: 1977-07-28
Publication date: 1981-02-19
Also published as: US4341271A; SE429780B; FI58202C; AT355532B; FR2362995B1; ZA774637B; DE2734111B2; FI762440A; ATA576677A; GB1577803A; CH624180A5; FR2362995A1; CA1073894A; FI58202B; SE7708931L; DE2734111A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Drenschlagbohrverfahren zum Herstellen von Bohrlöchern in Gestein, bei dem die Drehrichtiing des Bohrgestänges wiederholt gewechselt wird

Bei einem bekannten Bohrverfahren dieser Art wird der Bohrer wänrend der ganzen Bohrstrecke in der gleichen Richtung gedres/L Info ^edessen werden die Flanken der an der Bohrspkze befindlichen Hartmetallstücke asymmetrisch verschlisse , wobei diejenige Flanke einem stärkeren Verschleiß unterliegt, die in Drehrichtung vorne läuft, so daß die Schneide des Hartmetallstückes seitwärts verschoben wird. Versucht man beim Schleifen die Schneide dann wieder in der Mitte des Hartmetallstückes anzuordnen, so muß viel Material entfernt werden, wodurch die Lebensdauer des Hartmetallstückes verkürzt wird. Ein asymmetrisch verschleißender Bohrer hat außerdem die nachteilige Folge, daß das Bohrloch von der gewünschten Bohrrichtung abweicht.

Es ist bereits bekannt (SEPS 42 580), die Drehrichtung eines Bohrers während des Bohrvorganges wiederholt zu wechseln Dies geschieht in der Weise, daß der Bohrer mit Hilfe eines Kurbelmechanismus in eine Hin- und Herbewegung versetzt wird, die ihn während des Wechselns der Drehrichtung über einen Winkel von etwa 'K)' dreht. Durch wiederholtes Wechseln der Drehrichtung des Bohrers während des Bohrvorgangs erreicht man dadurch zwar einen gleichmäßigeren Verschleiß der Bohrspitze, jedoch bringt eine solche ständige Hin- und Herbewegung des Bohrers erhebliche Nachteile mit sich. Weil der Bohrer diese Bewegung über einen kleinen Winkel ausführt, ändert sich seine Drehgeschwindigkeit sinuskurvenar tig. wobei die Drehgeschwindigkeit an den Wendepunkten der Drehbewegung momentan null ist und sieh die Drehgeschwindigkeit der Bohrspitze fortgesetzt zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Schlagen ändert Der Bohrer bleibt also praktisch an den Wendepunkten der Drehbewegung bzw. Drehrichtung stehen, wodurch er leicht im Gestein hängenbleibt. Der ständige Geschwindigkeitswechsel des Bohrers führt des weiteren da/u, daß seine Schlage in ungleichmäßigen Abständen auf das Gestein einwirken, was beim Losbrechen des Gesteins zu Nachteilen führt

Des weiteren erfordert die mit einer großen Geschwindigkeit erfolgende Hin- und Herbewegung des Bohrers über einen kleinen Winkel für das Beschleunigen und Abbremsen der zu bewegenden Massen viel Energie. Solche Massen sind die drehenden Elemente einer Drehmaschine, der Bohrer selbst und der mit dem Bohrer in Bewegung befindliche bahrbrei

ίο sowie die Spülflüssigkeit Außerdem treten durch diese Art der Bohrerbewegung auch an der Drehmaschine selbst erhebliche Verschleißerscheinungen auf. Schließlich läßt sich bei diesem bekannten Verfahren, bei dem der Bohrer nur 90° in einer Richtung dreht, nur eine

Bohrkrone mit vier oder mehr Schneiden verwenden.

Es ist ferner eine Steinbohrmaschine bekannt (DE-PS 1 65 402), aus der grundsätzlich eine Änderung der Drehrichtung des Bohrers beim Vortreiben de·· Löcher erst nach wenigstens einer vollen Umdrehung entnehmen bar erscheint, da der von einem Zahnsegment bei einer halben Umdrehung des Kurbelzapfens zurückgelegte Weg mehr als ausreichend ist. um das Zahm ad und damit die Bohreraufnahme mehr als eine volle Umdrehung ausführen zu lassen. Diese Maschine arbeitet jedoch nach einem Drehbohrverfahren und nicht nach dem gattungsgemäßen Drehschlagbohrverfahren.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (DE-OS 20 64 862), das zur Durchführung von Hauer- und

ίο Bohrarbeiten im Gestein angewendet wird, werden durch Wechseln der Drehrichtung des Bohrkopfes unrunde Locher hergestellt. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß der Richtungswechsel immer dann vorgenommen wird, bevor der Bohrer eine volle

is Umdrehung ausgeführt hat, d. h. es wird ebenfalls nur mit Teilumdrehungen gearbeitet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb dann, das Bohrverfahren der genannten Art so auszubilden, daß die Vorteile, die ein wiederholtes Wechseln der

*n Drehrichtung beim Bohren bietet, ohne die Nachteile ausgenutzt werden können, die durch Festfressen des Bohrers im Gestein, erhöhten Energieverbrauch durch Abbremsen und Beschleunigen von rotierenden Massen und erhöhten Verschleiß der Bohrspitze gekennzeich net sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehrichtung des Bohrgestänges erst nach wenigstens einer vollen Umdrehung gewechselt wird. Das erfindungsgema3e Verfahren beruht somit auf dem

'·'· Cjedanken. daß die Drehrichtung des Bohrers /war wiederholt gewechselt wird, dies jedoch in so großen Zeitabstanden geschieht, dall die Drehgeschwindigkeit der Bohrspit/e /wischen zwei aufeinanderfolgenden Schlagen während des Bohrvorgangs praktisch unver-

S5 ändert bleibt. Dies wird erreicht durch einen Drehrich tungswechsel de* Bohrers, der vorzugsweise erst nach vielen oder sehr vielen Umdrehungen, die einer erheblichen Bohrstrecke entsprechen können, stattfin det An den Wendepunkten der Drehrichtung des

^b0 Bohrers nimmt /war seine Drehgeschwindigkeit ab. und entsprechend ist eine Zunahme bis zur Konstanten Drehgeschwindigkeit zu verzeichnen, wobei aber die Anzahl solcher Wendepunkte nur einen Bruchteil der Anzahl der Umdrehungen des Bohrers während eines

'>'> Bohrvorgangs ausmacht.

Durch das erfindungsgemäße Bohrverfahren wird dadurch, daß die Drehgeschwindigkeit des Bohrers über eine längere Drehbewegung konstant bleibt, ein

optimales Verhältnis zwischen der Schlagzahl und der Drehgeschwindigkeit erreicht, wobei der Drehwinkel der Bohrspitze zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlägen eine für das Losbrechen des Gesteins vorteilhafte Größe hat Dadurch wird eine hohe Bohrgeschwindigkeit erreich·. Darüber hinaus bleibt der Bohrer dadurch, daß er die Wendepunkte schneller passiert, nicht zu leicht im Gestein stecken. Ferner wird, nachdem der Drehrichtungswechsel weniger häufig geschieht als bei bekannten Verfahren, Energie eingespart. Außerdem verringert sich der Verschleiß der Drehmaschine.

Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur mehrere Schneiden aufweisende Bohrkronen Verwendung finden können, sondern auch gewöhnliche Meißelbohrer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die schematisch in Seitenansicht eine Bohranlage zur Durchführung des Verfahrens zeigt, näher erläutert.

Die in der Zeichnung gezeigte Anlage weist eine Lafette 1, einen Schlagantrieb 2, einen Bohrer 3 und einen Drehantrieb 4 auf. Der Bohrer ist mit ein: m in aas Gestein schlagenden Schneidenteil 5 ausgerüstet Der Schlagantrieb 2 weist ein nicht dargestelltes Schlagwerk auf. Das Schlagwerk schlägt wiederholt auf das hintere Ende des Bohrers 3, und der Drehmotor 4 dreht den Bohrer. Ein Ventil 6 des Drehmotors 4 wird entweder manuell oder mittels einer Steuerzentrale 7 gesteuert. Die Kanäle vom Ventil 6 zu dem Drehmotor 4 sind mit 8 und 9 bezeichneL Diese Kanäle sind über das Ventil 6 an eine Druckflüssigkeitsquelle und einen Auslaß angeschlossen, die beide nicht dargestellt sind. Mit Hilfe des Ventils 6 wird die Drehrichtung des Drehmotors 4

ίο wiederholt gemäß einem im voraus festgelegten Programm gewechselt Die Steueranschlüsse 10 und 11 sind an die Steuerzentrale 7 angeschlossen, welche der Reihe nach Steuersignale an diese Anschlüsse abgibt, wodurch die Drehrichtung wiederholt gewechselt wird.

ΐϊ Die Steuerzentrale 7 kann als eine selbständige Einheit arbeiten, derart, daß die Drehrichtung nach einer bestimmten Zeit oder nach einer bestimmten Anzahl Umdrehungen des Bohrers von ihr umgesteuert wird, sie kann aber au^h einen Steuerimpuls in Abhängigkeit von der axialen Lage des Drehschlac^hammers 2, 4 auf der Lafette 1 aufnehmen, damit die Dn-hrichtung immer nach einer bestimmten gebohrten Strecke gewechselt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehschlagbohrverfahren zum Herstellen von Bohrlöchern in Gestein, bei dem die Drehrichtung des Bohrgestänges wiederholt gewechselt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Bohrgestänges erst nach wenigstens einer vollen Umdrehung gewechselt wird.

2. Bohrverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Bohrgestänges nach jeweils mehreren in einer Drehrichtung ausgeführten Umdrehungen gewechselt wird.

3. Bohrverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Bohrgestänges nach einer einer bestimmten Vortriebsstrecke entsprechenden Anzahl von Umdrehungen gewechselt wird.

4. Bohrverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Bohrgestänges ns"h dem Erbohren von höchstens der Hälfte der vorgesehenen Bohrlochtiefe gewechselt wird.