DE2742851A1

DE2742851A1 - Hydraulische bohrmaschine

Info

Publication number: DE2742851A1
Application number: DE19772742851
Authority: DE
Inventors: Heinrich Manten
Original assignee: Salzgitter Maschinen und Anlagen AG; Salzgitter Maschinen AG
Current assignee: Salzgitter Maschinenbau GmbH
Priority date: 1977-09-23
Filing date: 1977-09-23
Publication date: 1979-04-05
Also published as: FR2404097A1; DE2742851C2; GB2004782A; FR2404097B1; JPS5454901A; PL209602A1; PL115034B1; GB2004782B

Description

DIPL-ING. HORST Γ.Ο3Ε DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandershelm, 2 2, Sep. 1977

Postfach 129

HohenhöfenS

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Sledpaient Badgandershelm

Salzgitter Maschinen unsereAkten-Nr. 1774/787

Aktiengesellschaft

Gesuch vom 22. Sep. 1977.

Salzgitter Maschinen Aktiengesellschaft Windmühlenbergstraße 20 bis 22 3320 Salzgitter 51

Hydraulische Bohrmaschine

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmaschine, mit einem Bohrmotor und einem Vor se hubrotor, denen jeweils ein Hydraulikkreis mit einer Versorgungsleitung zugeordnet.ist.

Bei einer bekannten Bohrmaschine dieser Art ist der Hydraulikkreis des Bohrmotors unabhängig von dem des Vorschubmotors» Dabei besteht die Gefahr, daß beim sogenannten Anbohren oder nach erneutem Anbohren des Bohrwerkzeugs nach dem Durchfahren eines Hohlraums oder einer Kluft im Gestein die Vorschubgeschwindigkeit unzweckmäßig groß ist. Ferner besteht die Gefahr des sogenannten Festbohrensj wenn im Bohrloch örtlich ein erheblicher Bohrwiderstand, z.B» bei einem Nachfall aus der Borlociiwand^ auftritt oder wenn beim Spülbohren das Bohrloch verstopft ist* Dann nämlich kann das Spülmedium nicht mehr in den Bohrbereich strömen, und das Werkzeug bohrt sich fest« Dieses Festbohren

Bankkonto: Norddeutsche Lindesbank, FIIIaLs Ä«^Ganderihelm, ΚΙο^-Νλ 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715 '

kann Beschädigungen des Bohrwerkzeugs, z«B₀ das Ausbrechen der Schneiden, zur Folge haben«. Das Festbohren ist ferner insofern höchst nachteilig, als man dabei meistens das Bohrwerkzeug verliert, oft auch noch zusätzlich die mit dem Werkzeug verbundene Bohrstange, weil das Werkzeug dann so festsitzt, daß es in keiner Richtung mehr herausgedreht werden kann₀ In diesem Fall hat man natürlich außerdem das Bohrloch verloren« Die Bohrstange steht in diesen Fällen oft rückwärtig aus dem Bohrloch ein Stück heraus und behindert das weitere Bohren in diesem Bereich. Beim Sprenglochbohren kann dann das Schußbild nicht eingehalten werden»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Anbohren und Wiederanbohren die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrwerkzeugs selbsttätig herabzusetzen«.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Versorgungsleitung für den Bohrmotor über ein druckabhängiges Schließventil mit einem verstellbaren Drosselventil verbunden ist, dessen Ausgang einerseits über ein verstellbares Drosselventil und ein Rückschlagventil mit einem Tank und andererseits mit einer Steuerleitung eines ferngesteuert entsperrbaren Rückschlagventils verbunden ist, wobei ein Ausgang des ferngesteuert entsperrbaren Rückschlagventils über ein verstellbares Drosselventil mit der Versorgungsleitung für den Vorschubmotor und ein Eingang mit dem Tank verbunden sind, Zweckmäßigerweise ist dabei erfindungsgemäß das druckabhängige Schließventil auf einen verhältnismäßig geringen Schließdruck von Z.B./4Ö Bar eingestellt. Das druckabhängige Schließventil bleibt also vom Druck Null bis zu seinem voreingestellten Schließdruck, also bei verhältnismäßig geringem Drehmoment an dem Bohrmotor geöffnet und sorgt in diesem Zustand für eine Verbindung der Versorgungsleitung für den Vorschubmotor mit dem Tank_e Dennoch bleibt

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wegen des zwischengeschalteten verstellbaren Drosselventils ein gewisser Mindestvorschub erhalten, eo daß das Anbohren und auch das Wiederanbohren geordnet und ohne Gefahr der Beschädigung des Bohrwerkzeugs vor sich gehen können«

Der Erfindung 1/^jlgt auch die Aufgabe zugrunde, ein Festbohren des Bohrwerzeugs zu verhindern,,

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Versorgungsleitung für den Bohrmotor über ein direktwirkendes Zuschaltventil mit einem verstellbaren Drosselventil verbunden ist, dessen Ausgang einerseits über ein verstellbares Drosselventil und ein Rückschlagventil mit einem Tank und andererseits mit einer Steuerleitung eines ferngesteuert entsperrbaren Rückschlagventils verbunden ist, dessen Ausgang mit der Versorungsleitung für den Vorschubmotor und dessen Eingang mit dem Tank verbunden sind. Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß das direktwirkende Zuschaltventil auf einen verhältnismäßig hohen Öffnungsdruck von z_eB_p 80 bis 90 Bar eingestellt sein«, Sobald also der Drehwiderstand an dem Bohrmotor einen Schwellenwert übersteigt, der dem Öffnungsdruck des Zuschaltventils entspricht, öffnet das Zuschaltventil und legt über das entsperrbare Rückschlagventil die Versorgungsleitung für den Vorschubmotor an den Rücklauf« Auf diese Weise wird mit kürzesten Reaktionszeiten ein Festbohren des Bohrwerkzeugs selbsttätig verhindert.

Die Aufgabe, das Festbohren des Bohrwerkzeugs selbsttätig zu verhindern, ist erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, daß beim Bohren mit einem durch eine Spülleitung einem Bohrwerkzeug zugeführten Spülmedium in die Spülleitung ein Druckregelventil und weiter stromabwärts ein verstellbares Drosselventil eingeschaltet sind, wobei der Ausgang des verstellbaren Drosselventils mit einem direktwirkenden Zuschaltvent^Jxs verbunden ist,

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dessen Ausgang einerseits über ein verstellbares Drosselventil und ein Rückscklagventil mit der Umgebung oder einem Tank und andererseits mit einer Steuerleitung eines ferngesteuert ent— sperrbaren Rückschlagventils verbunden ist, dessen Ausgang mit der Versorgungsleitung für den Vorschubmotor und dessen Eingang mit einem Tank verbunden sind_e Vorteilhaft ist hierbei^ daß bei einer Verstopfung des Bohrloches der Spülmediumdruck sehr schnell in der Spülleitung ansteigt und über das Zuschaltventil dazu führt, daß die Versorgungsleitung für den Vorschubmotor schnellstens an den Rücklauf gelegt wird«,

Vorzugsweise ist erfindungsgemäß das Druckregelventil auf einen statischen Spülmediumdruck von z_oB_e 6 Bar eingestellte Das Spülmedium kann aus· Druckluft oder Druckflüssigkeit oder einem Gemisch aus beiden bestehen»

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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figo 1 eine Steuerschaltung für das Anbohren,

Figo 1 eine Steuerschaltung gegen das Fesfbohren und

Figo 3 eine Steuerschaltung gegen das Festbohren bei Spülbetriebe

In Fig« ί ist einem Bohrmotor 10 einer hydraulischen Bohrmaschine ein Hydraulikkreis 11 mit einer Versorgungsleitung 13 und einem 4Wege/3Stellungsventil 14 zugeordnet« Einem Vorschub— motor 16 ist ein Hydraulikkreis 17 mit einer Versorgungsleitung 18 und einem 4Wege/3Stellungsventil 19 zugeordnet.

Die Versorgunsleitung 13 für den Bohrmotor 10 ist über ein druckabhängiges Schließventil 20 mit einem verstellbaren Drosselventil 21 verbunden, dessen Ausgang durch eine Leitung 22 über ein verstellbares Drosselventil 23 und ein federbelastetes Rückschlagventil 24 mit einem Tank 25 verbunden ist.

Der Ausgang des verstellbaren Drosselventils 21 ist ferner mit einer Steuerleitung 26 eines ferngesteuert entsperrbaren Rückschlagventils 27 verbunden, dessen Ausgang durch eine Leitung 28 über ein verstellbares Drosselventil 29 mit der Versorgungsleitung 18 für den Vorschubmotor 16 und dessen Eingang durch eine Leitung 30 mit dem Tank 25 verbunden sind.

Das druckabhängige Schließventil 20 wird normalerweise auf einen

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verhältnismäßig geringen Schließdruck zwischen O und 40 Bar eingestellte Dem entspricht verhältnismäßig geringer Bohrwiderstand am Bohrwerkzeug und damit verhältnismäßig geringes Drehmoment am Bohrmotor 1O₀ Dieser Zustand entspricht den Verhältnissen beim Anbohren, wenn also das Bohrwerkzeug anfänglich an dem Gestein angesetzt wird₀ Vergleichbare Verhältnisse herrschen auch, ween das Bohrwerkzeug nach dem Eindringen in einen Hohlraum oder eine Kluft wieder auf der gegenüberliegenden Gesteinswand aufsetzte In all diesen Fällen wird durch die beschriebene Schaltung selbsttätig verhindert, daß das Werkzeug sich mit voller Vorschubgeschwindigkeit bewegte

Solange also der Druck in der Versorungsleitung 13 verhältnismäßig gering ist, bleibt das Schließventil 20 geöffnet, so daß über die Steuerleitung 26 das Rückschlagventil 27 aufgesteuert und die Versorungsleitung 18 an den Tank 25 gelegt wird_o Dabei sorgt das Drosselventil 29 dafür, daß eine bestimmte Mindestvorschubgeschwindigkeit an dem Vorschubmotor 16 erhalten bleibt, die beim Anbohren und Wiederanbohren erforderlich ist.

Sobald das Bohrwerkzeug nach dem Anbohren oder Wiederanbohren voll im Schnitt ist oder zu einem vorherbestimmten Prozentsatz wieder im Schnitt ist, steigt das Drehmoment am Bohrmotor 10 und damit der Druck in der Versorgungsleitung 13 an« Das Schließventil 20 schließt dann, wodurch auch das Rückschlagventil 27 geschlossen wird und sich in der Versorungsleitung 18 der volle Vorschubdruck aufbauen kann_e Es steht also mit der beschriebenen Schaltung eine selbsttätige Regelung der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Widerstandsmoment am Bohrmotor 10 zur Verfügung,

In den nachfolgenden Figuren sind gleiche Schaltungelemente mit gleichen Bezugszahlen wie in Fig, 1 versehen»

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In Fig« 2 ist die Versorgungsleitung 13 für den Bormotor 10 über ein direktwirkendes Zuschaltventil 33 mit einem verstellbaren Drosselventil 34 verbunden« Der Ausgang des Drosselventils 34 ist durch eine Leitung 35 über ein verstellbares Drosselventil 36 und ein federbelastetes Rückschlagventil 37 mit dem Tank 25 verbundene Der Ausgang des Drosselventils 34 ist außerdem mit einer Steuerleitung 38 eines ferngesteuert entsperrbaren Rückschlagventils 39 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 40 mit der Versorgungsleitung 18 für den Vorschubmotor 16 und dessen Eingang über eine Leitung 41 mit dem Tank 25 verbunden sind.

Das Zuschaltventil 33 wird auf einen verhältnismäßig hohen Öffnungsdruck von z„B_e 80 bis 90 Bar eingestellt, öffnet also erst, wenn ein verhältnismäßig hoher Bohrwiderstand an dem Werkzeug und damit hohes Drehmoment an dem Bohrmotor 10 und hoher Druck in der Versorgungsleitung 13 auftreten« Dies ist der Fall_f wenn das Werkzeug sich festzubohren drohte Sobald der voreingestellte Öffnungsdruck an dem Zuschaltventil 33 erreicht ist, w-»ird über die Steuerleitung 38 das Rückschlagventil 39 ent— sperrt und praktisch ungedrosselt die Versorgungsleitung 18 des Vorschubmotors 16 über die Leitungen 40 und 41 an den Rücklauf gelegt^ Hierdurch steht also eine selbsttätige Regelung der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Druck in der Versorgungsleitung 13 dann zur Verfügung, wenn sich das Bohr« werkzeug festzubohren droht«

In Fig· 3 wird einem durch den Bohrmotor 10 drehend angetriebenen Bohrwerkzeug 45 durch eine Spülleitung 46 ein Spülmedium in Richtung eines Pfeiles 47 zugeführt« In die Leitung 46 sind ein Druckregelventil 48 und ein verstellbares Drosselventil 49 eingeschaltete Der Ausgang des Drosselventils 49 ist auch durch eine Leitung 51 über ein direktwirkendes Zuschaltventil 52, ein verstellbares Drosselventil 53 und ein federbelastetes Rück—

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schlagventil 54 mit der Umgebung oder mit einem Tank 55 verbundene Zwischen dem Zuschaltventil 52 und dem Drosselventil 53 zweigt von der Leitung 51 eine Steuerleitung 57 für ein ferngesteuert entsperrbares Rückschlagventil 58 ab, dessen Ausgang durch eine Leitung 59 mit der Versorgungsleitung 18 für den Vorschubmotor 16 und dessen Eingang über eine Leitung 60 mit einem Tank 61 verbunden ist_e

Wenn ein Bohrloch 63 verstopft ist, wird die Spülmediumströmung in der Spülleitung 47 gedrosselt und schließlich ganz unterbunden« Das hat zur Folge« daß der dynamische oder Fließdruck in der Spülleitung 46 auf einen höheren statischen oder Staudruck ansteigt» Dieser Druckanstieg geht sehr schnell vor sich«. Die Größe dieses Druckanstiegs wird durch die Voreinstellung des Drosselventils 49 beeinflußt, so daß in jedem Fall ein für die Sicherheitsschaltung gemäß Fig_o 3 ausreichender und eindeutig erkennbarer und abtastbarer Druckanstieg von dem dynamischen auf den statischen Druck in der Spülleitung 46 zur Verfügung steht. Das Druckregelventil 48 wird z_eB_o auf einen stationären Spülmediumdruck von 6 Bar eingestellte

Jeder ausreichende Druckanstieg in der Spülleitung 46 teilt sich über die Leitung 51 dem Zuseheltventil 52 mit und öffnet dieses« Dadurch wird zum einen die weitere Spülmediumzufuhr zu dem Bohrwerkzeug 45 unterbrochen und das Spülmedium in die Umgebung oder den Tank 55 abgeleitet und zum anderen das Rückschlagventil 58 entsperrt, wodurch die Versorgungsleitung 18 über die Leitungen 59 und 60 an den Rücklauf gelegt wird. Dadurch wird schlagartig der Vorschub unterbrochen oder sogar zum Zurückziehen des Bohrwerkzeugs 45 umgekehrt. Die Reaktionszeit der Schaltung gemäß Fig« 3 ist vergleichsweise kurz« wodurch eine optimale Sicherung des Bohrwerkzeugs 45 gegen Pestbohren im Bohrloch 63 gewährleistet ist.

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Von besonderem Vorteil ist bei allen zuvor beschriebenen Schaltungen» daß die einzelnen Schaltungselemente in unmittelbarer Nähe des Bohrwerkzeugs 45» also z.B. an einer das Bohrwerkzeug 45 tragenden» nicht dargestellten Lafette» angebracht sein können und damit k$yfze Strömungswege und entsprechend kurze Ansprechzeiten bei hoher Sicherheit für das Bohrwerkzeug 45 zur Verfügung stehen«,

An einer Bohrmaschine kann entweder jede der drei vorbeschrie— benen Schaltungen einzeln oder alle drei oder Kombinationen zu je zwei Schaltungen eingesetzt werden_e Der Einsatz richtet sich nach den zu erwartenden Bohrverhältnissen_e

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Claims

DIPL-ING. HORST RÜGE DtPL-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE 2/42851

3353 Bad Gandershelm, 22. Sep. 1977

Postlach 129

Hohenhfifen 5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim

Salzgitter Maschinen Aktiengesellschaft

Unsere Akten-Nr. 1774/787

Gesuch vom 22 Sep. 1977

Patentansprüche

1_e Hydraulische Bonrmaschine_p insbesondere Gesteinsbohrmaschine, mit einem Bohrmotor und einem Vorschubmotor, denen jeweils ein Hydraulikkreis mit einer Versorgungsleitung zugeordnet ist, dadurch gekennezichnet, daß die Versorgungsleitung (13) für den Bchrmotor (10) über ein druckabhängiges Schließventil (20) mit einem verstellbaren Drosselventil (21) verbunden ist, dessen Ausgang einerseits über ein verstellbares Drosselventil (23) und ein Rückschlagventil (24) mit einem Tank (25) und andererseits mit einer Steuerleitung (26) eines ferngesteuert entsperrbaren Rückschlagventils (27) verbunden ist, und daß ein Ausgang des ferngesteuert entsperrbaren Rückschlagventile (27) über ein verstellbares Drosselventil (29) mit der Versorgungsleitung (18) für den Vorschubmotor (16) und ein Eingang mit dem Tank (25) verbunden sind_e

2_O Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das druckabhängige Schließventil (20) auf einen verhältnismäßig geringen Schließdruck von z_oB«, 0 bis 40 Bar eingestellt ist_e

3· Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteiusbohrmaschine, mit einem Bohrmotor und einem Vorsehubmotor, denen jeweils ein

Bankkonto: Norddeutsche Landesbank. Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover S671S

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PK/Es

ORIGINAL INSPECTED

Hydraulikkreis mit einer Versorgungsleitung zugeordnet ist, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitung (13) für den Bohrmotor (10) über ein direktwirkendes Zuschaltventil (33) mit einem verstellbaren Drosselventil (34) verbunden ist, dessen Ausgang einerseits über ein verstellbares Drosselventil (36) und ein Rückschlagventil (37) mit einem Tank (25) und andererseits mit einer Steuerleitung (38) eines ferngesteuert entsperrbaren Rückschlagventils (39) verbunden ist, dessen Ausgang mit der Versorgungsleitung (18) für den Vorschubmotor (16) und dessen Eingang mit dem Tank (25) verbunden sind.

4o Bohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das direktwirkende Zuschaltventil (33) auf einen verhältnismäßig hohen Öffnungdruck von z«,B_e 80 bis 90 Bar eingestellt ist_e

5o Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmaschine, mit einem Bohrmotor und einem Vorschubmotor, denen jeweils ein Hydraulikkreis mit einer Versorgungsleitung zugeordnet ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bahren mit einem durch eine Spülleitung (46) einem Bohrwerkzeug (45) zugeführten Spülmedium in die Spülleitung (46) ein Druckregelventil (48) und weiter stromabwärts ein verstellbares Drosselventil (49) eingeschaltet sind,,und daß der Ausgang des verstellbaren Drosselventils (49) mit einem direktwirkenden Zuschaltventil (52) verbunden ist, dessen Ausgang einerseits über ein verstellbares Drosselventil (53) und ein Rückschlagventil (54) nut der Umgebung oder einem Tank (55) und andererseits mit einer Steuerleitung (57) eines ferngesteuert entsperrbaren Rückschlagventils (58) verbunden ist, dessen Ausgang mit der Versorgungsleitung (18) für den Vorschubmotor (16) und dessen Eingang mit einem Tank (61) verbunden sind«

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6o Bohrmaschine nach Anspruch 5₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (48) auf einen statischen Spülmediumdruck von Z₀B. 6 Bar eingestellt ist₀

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