DE2918630C2 - Steuersystem für einen Bohrhammer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein druckmittelbetriebenes Steuersystem für einen Bohrhammer zum Verhindern des Festfahrens der Bohrstange bzw. zum Lösen der festgefahrenen Bohrstange, mit einem Schlagapparat und einem Vorschubmotor mit Steuerventilen und Druckmittelquellen sowie mit einem am hinteren Ende der Bohrstange befindlichen Nacken, der mittels eines Nackenzylinders und einer an den Nackenzylinder angeschlossenen Druckmittelquelle auch während der Rückzugbewegung der Bohrmaschine in Schlagkontakt mit dem Schlagkolben gebracht werden kann.

Beim Bohren in gebrochenes Gestein kann sich die Bohrstange festfahren. Dabei nimmt der Rotationswiderstand erheblich zu. Normalerweise wird das Festfahren dadurch verhindert, daß die Vorschubrichtung automatisch umgesteuert wird, wenn der Rotationswiderstand eine bestimmte Grenze erreicht hat. Um die Freigabe des Werkzeugs zu verbessern, ist es bekannt (finnische Patentanmeldung 7 63159), die Bohrstange mit Hilfe eines an ihren Nacken anschließenden Nackenzylinders in Schlagkontakt mit dem Schlagkolben zu bringen, wobei die Bohrstange mit Hilfe des Schlages während des Rückschubs freigerüttelt werden kann, wobei die Schneide mit geringerer Rückschubkraft und sicher befreit wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Bohrhammer der genannten Art ein Steuersystem zu schaffen, mit dem die Rotation, der Vorschub und der an den Nacken anschließende Nackenzylinder in zweckmäßiger Weise funktionell abhängig voneinander geschaltet werden können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Druckmedium in den Nackenzylinder durch ein druckgesteuertes Richtungsventil geleitet wird, das seine Steuerung von der Druckleitung des Rotationsmotors oder von dessen Rotationsgeschwindigkeit erhält und daß die Umsteuerung des Vorschubmotors vom Vorschub zum Rückschub des Bohrhammers bei demselben Druckwert des Rotationskreises oder derselben Ratationsgeschwindigkeit des Rotationsmotors stattfindet, bei dem bzw. der das Richtungsventil anfängt, Druckmedium in den Nackenzylinder hineinzulassen.

Zur einfachen Umsteuerung des Vorschubmotors ist die Rückleitung des Vorschubkreises mit der Druckleitung des Rotationskreises verbunden. Wenn der Druck des Rotationskreises wugen Festfahrens einen bestimmten Wert überschreitet, wird die Vorschubrichtung geändert, während der Schlagkontakt der Bohrstange durch die Funktion des Nackenzylinders aufrechterhalten wird.

Nach einer günstigen Ausführungsform der Erfindung kann der gewünschte Steuerdruck für das druckgesteuerte Richtungsventil des Nackenzylinders auch mit einem Handventil durch ein Wechselventil geschaltet werden. Dabei wird der Schlagkontakt mit dem Nacken der Bohrstange z. B. auch dann aufrechterhalten, wenn Kupplungen von Verlängerungsstangen ohne Rotation mit leichtem Vorschub losgeschlagen werden oder wenn eine z. B. wegen mangelhaften Spülens festgefahrene Bohrstange mit kräftigem Rückschub ohne Rotation losgezogen wird.

Im folgenden wird eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, die das erfindungsgemäße Steuersystem für einen Bohrhammer schematisch darstellt In der Beschreibung bedeuten »vor« und »vorwärts« die Bohrrichtung und »zurück« und »rückwärts« die entgegengesetzte Richtung.

Die Bohrstange 2 wird in der üblichen Weise von dem Bohrhammer 1 getrieben, der einen Schlagapparat 3, einen Rotationsmotor 4 und einen Vorschubmotor 5 aufweist Im Anschluß an diese Teile sind vorgesehen

— ein Schlagkreis, zu dem eine Quelle 6 eines Druckmediums, eine Druckleitung 7, der Schlagapparat 3, eine Rückleitung 8 und ein Richtungsventil 9 gehören,

— ein Rotationskreis, zu dem eine Quelle 10 eines Druckmediums, eine Druckleitung 11, der Rotationsmotor 4, eine Rückleitung 12 und ein Richtungsventil 13 gehören;

— ein Vorschubkreis, zu dem eine Druckleitung 14, der Vorschubmotor 5, eine Rückleitung 15, ein Richtungsventil 16 und ein Druckminderungswegeventil 17 gehören.

Der Vorschubmotor 5 ist Teil einer Vorschubeinrichtung 18, mit der sowohl die Vorschubbewegung als auch die Rückschubbewegung des Bohrhammers 1 bewirkt werden. Die Konstruktion des Schlagapparates 3, des Rotationsmotors 4, des Vorschubmotors 5 und der Vorschubeinrichtung 18 ist Fachleuten allgemein bekannt Darum werden ihre Konstruktion und Funktion hier nicht näher beschrieben. Außerdem ist am hinteren Teil oder Nacken der Bohrstange 2 ein Nackenzylinder 19 vorgesehen. Damit ist ein Nackenzy-

linderkreis geschlossen, zu dem eine Quelle 20 für das Druckmedium, eine Druckleitung 21, der Nackenzyiinder 19, eine Rückleitung 22 und ein druckgesteuertes Richtungsventil 23 gehören. Mit dem Nackenzylinder 19 kann die Bohrstange 2 auch während das Rückschubs des Bohrhammers mit dem Schlagkolben des Schlagapparats 3 in Schlagkontakt gebracht werden, d h. wenn auf die Bohrstange 2 keine Vorschubkfaft ausgeübt wird. Der Schlagapparat 3 erhält Druckmedium von der Pumpe 6 durch das Ventil 9, und der Rotationsmotor 4 von der Pumpe 10 durch das Ventil 13. Der Vorschubmotor 5 erhält Druckmedium von der Druckleitung des Schlagkreises durch die Ventile 17 und 16.

Die Rückleitung 15 des Vorschubkreises ist mit der Druckleitung 11 des Rotationskreises verbunden. Der Nackenzylinder 19 erhält Druckmedium von der Pumpe 20 durch das druckgesteuerte Richtungsventil 23. Das druckgesteuerte Richtungsventil 23 erhält seine Steuerung durch die Leitung 24 von der Druck'eitung 11 des Rotationskreises oder von einer anderen gewünschten Druckmediumquelle, z. B. von der Druckleitung 7 des Schlagkreises durch die Leitungen 25 und 26 mit dem Handventil 27 durch das Wechselventil 28. In der Zeichnung ist das Handventil 27 in der der ersteren Alternative entsprechenden Lage. Die andere Lage des Ventils 27 entspricht der letzteren Alternative. In einer normalen Bohrsituation ist das Richtungsventil 23 in der gezeigten Lage, wobei das von der Pumpe 20 gelieferte Ol von dem Ventil 23 zum Behälter 29 zurückfließt Das Ventil 23 wird so gesteuert, daß es bei einem bestimmten Druck umgesteuert wird. In der anderen Stellung werden die Hin- und Rückleitungen 21 und 22 zu und aus dem Nackenzylinder geöffnet Die Rückleitung 22 kann gedrosselt werden, um Druck vor dem Kolben des Nackenzylinders zu erzeugen.

Die Ventile 9,13 und 16 sind übliche Richtungsventile. Das Ventil 17 ist ein übliches Druckminderungsventil, wofür ein Druck eingestellt werden kann, bei dem das Ventil die Strömungsrichtung wechselt.

Die Funktion des Steuersystems ist wie folgt:

Die Pumpe 6 des Schlagapparats erzeugt den höchsten Druck des Systems, z.B. 140bar. Der notwendige Druck und das Volumen iür den Vorschub werden dabei von der Druckleitung 7 des Schlagkreises durch das Druckminderungsventil 17 erhalten. Weil die Rückleitung 15 des Vorschubkreises mit der Druckleitung 11 des Rotationskreises verbunden ist, fließt das Druckmedium bei normaler Bolirsituation von dem Vorschubmotor 5 zu der Druckleitung 11 des Rotationskreises. Der dabei benötigte Druck des Vorschubkreises kann zum Beispiel 100 bar und der Druck des Rotationskreises ungefähr 50 bar sein.

Wenn der Rotationswiderstand stark zunimmt, wäclist der Lieferdruck der Druckmediumquelle 10 des Rotationskreises. Dabei wird der Vorschub entsprechend leichter, weil der Druckunterschied über den

Ό Vorschubmotor 5 kleiner wird. Wenn der Druck der Rotation eine vorbestimmte Grenze, z.B. 100bar erreicht, wird das druckgesteuerte Richtungsventil 23 umgesteuert und leitet das hydraulische Druckmedium von der Pumpe 20 zum Nackenzylinder 19. Gleichzeitig wächst der Druck in der Rückleitung 15 des Vorschubkreises entsprechend. Wenn er eine vorherbestimmte Grenze, z.B. 100bar erreicht hat, wird das Ventil 17 umgesteuert, wobei die Strömung von der Druckleitung 7 des Schlagkreises abgetrennt und die

Leitung zum Behälter 30 geöffnet wird

Dabei wird die Strömungsrichtung in dem Vorschubmotor 5 geändert weil jetzt die Pumpe 10 des Rotationsmotors Druckmedium in den Vorschubkreis liefert Der Bohrhammer bewegt sich rückwärts, und die Schneide wird frei. Das auf den Nackenzylinder 19 einwirkende Druckmedium hält die Bohrstange 2 während des Rückzugs in der hinteren Stellung, wobei der Schlagkontakt mit dem Nacken der Bohrstange fortbesteht Wenn die Schneide frei geworden ist, nimmt

s« der Rotationswiderstand ab, und das Richtungsventii 23 kehrt zurück zu seiner Normalstellung. Das Ventil 17 öffnet wieder die Verbindung von der Druckleitung 7 zum Vorschubmotor 5, und der Bohrhammer bewegt sich wieder vorwärts.

Der Druck kann in den Nackenzylinder 19 auch mittels des Handventils 27 durch das Wechselventil 28 geleitet werden. Im vorliegenden Fall ist der Druck für diese Alternative von der Druckleitung 7 des Schlagkreises durch die Leitung 25 hergeleitet, aber er kann

•»ο auch von einer anderen Druckquelle erzeugt werden. Dabei wird der Schlagkontakt mit dem Nacken der Bohrstange 2 mit dem Nackenzylinder 19 immer dann zustandegebracht, wenn es nötig ist, z. B. wenn Kupplungen von Verlängerungsstangen ohne Rotation mit leichtem Vorschub losgeschlagen werden oder wenn eine z. B. wegen mangelhaften Spülens festgefahrene Stange mit kräftigem Rückschub ohne Rotation losgezogen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigtes Steuersystem für einen Bohrhammer zum Verbinden oder Beseitigen des Festfahrens der Bohrstange, mit einem Schlagapparat, einem Rotationsmotor und einem Vorschubmotor mit Steuerventilen und Druckmittelquellen sowie mit einem am hinteren Ende der Bohrstange befindlichen Nacken, der mittels eines Nackenzylinders und einer an den Nackenzylinder angeschlossenen Druckmittelquelle auch während der Rückzugbewegung des Bohrhammers in Schlagkontakt mit dem Schlagkolben zu bringen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Druckmittel in den Nackenzylinder (19) durch ein druckgesteuertes Richtungsventil (23) geleitet wird, das seine Steuerung von der Druckleitung (11) des Rotationsmotors (4) oder von dessen Rotationsgeschwirtdigkeit et hält, und daß die Umsteuerung des Vorschubmotors (5) vom Vorschub zum Rückzug des Bohrhammers bei demselben Druckwert des Rotationskreises oder derselben Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsmotors (4) stattfindet, bei dem bzw. der das Richtungsventil (23) beginnt, Druckmittel in den Nackenzylinder einzulassen.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung (15) des Vorschubkreises mit der Druckleitung (11) des Rotationskreises verbunden ist

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck für das druckgesteuerte Richtungsventil (23) mit einem Handventil (27) durch ein Wechselventil (28) einstellbar ist

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