DE2920139A1

DE2920139A1 - Schlagbohrstange

Info

Publication number: DE2920139A1
Application number: DE19792920139
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Dr Kluge
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2920139C2

Description

Schlagbohretenge
Die Erfindung betrifft eine Bohrstange zum Schlagbohren, insbesondere zum Schlagbohren Untertage. Derartige Bohrstangen finden im Untertagebergbau und Tunnelbau vor allem zur Herstellung von Sprengschüssen Verwendung. Dabei wird die Bohrstange von einem schlagenden oder drehschlagenden Bohrwerkzeug bewegt. Die Bohrstange sitzt üblicherweise mit einem Einsteckende in der Bohrmaschine. Am anderen Ende besitzt die Bohrstange einen oder mehrere, ggfl. auf einer abnehmbaren Bohrkrone befindliche Schneiden. Mit den Schneiden arbeiten die Bohrstangen in das Gestein.
Die Bohrarbeit bzw. Schlagbohrarbeit ist mit einer auBerordentlich starken Lärmentwicklung verbunden. Druckluft-Bohrhämmer aller Gewichtsklassen erzeugen Unterlage je nach dem Druck des Antriebsmittels, Fabrikat, Reflektionsverhältnißsen und Anzahl der gleichzeitig verwendeten Hämmer Schaltpegel bis 120 dB (A).
Zur Vermeidung von Gehörschäden müssen daher Gehörschutzmittel verwendet werden, die mindestens 30 dB (A) dämpfen. Dies ist nur mit Kapselgehörschützern schwerer Bauart möglich. Solche Gehörschützer üben einen hohen Druck auf die Schädelknochen aus und werden von der Belegschaft nur selten angenommen. Gehörschutzwatte und formbare Stöpsel aus Schaumstoff sind dagegen auch bei mehrstündigem Gebrauch weitaus weniger lästig. Sie werden von der Belegschaft bevorzugt. Die Dämmwirkung des leichten Gehörschutzes reicht jedoch nicht aus, Bohrhammerlärm von 120 dB (A) auf ein gehorunschädliches Plaß zu senken.
Seit langem bestehen daher Bemühungen, den auftretenden Bohrlärm zu mindern. Einer der beschrittenen Wege ist die Verringerung des Abluftlarms von druckluftbetriebenen Bohrmaschinen. Dabei sind folgende Merkmale der Bohrmaschinen in schallminderndem Sinne beeinflußt worden: Schallraume des Zylinders und der Zwischenführung, mehrfache Umlenkung des Luftstrahles innerhalb des Bohrhammers, Luftaustritt durch eins Vielzahl kleiner anstelle weniger großer Löcher, Gestaltung dssSteuerkörpers und Ausführung in Kunststoff anstatt in Stahl, Erhöhung der Drehzahl unter gLeichzeitiger Verringerung der Schlagzahl. Durch diese Bemühungen konnte die Lärmimmission zwar gesenkt werden, 100 dB (A) wurden jedoch nicht erreicht.
Versuche mit wechselweisem Isolieren von Hammer, Bohrstange und Bohrloch zeigen, daß die Bohrstange als dominierende Schallquelle in Erscheinung tritt. Durch Isolieren der Einzelschallquellen läßt sich feststellen, daß die Höhe des Bohrlärms von der Schallabstrahlung der Bohrstange bestimmt wird. Der vom Bohrblock ausgehende Körperschall ist von untergeordneter Bedeutung.
Zur Beseitigung des Körperschalls von Bohrstangen sind verschiedene Lösungen bekannt. Dis meisten Lösungen basieren auf einer Umhüllung der Bohrstange mit Gummi oder dergleichen. Vorwiegend wird das Dampfungsmittel noch von einer Hülse umschlossen. Der Nachteil solcher Dämpfungsmittel liegt im Absorbieren von StoB-bzw. Schlagenergie. D.h. die Bohrleistung wird durch solche Dämpfungsmittel beeinträchtigt. Die von dem Dämpfungsmittel absorbierte Energie wird in Wärme umgesetzt. Die Wärmeentwicklung verringert die Lebensdauer der Dampfung in erheblichem Maße.
Außerdem bedingt die Verringerung der Bohrleistung durch Absorption von Schlag- und ßohrenergie eine Erhöhung der Arbeitszeit. Der Verringerung der Lärmimmission steht demzufolge eine Verlängerung der Lärmimmission gegenüber.
Schließlich haben die bekannten Lärmdämpfungsmittel für Bohrstangen erhebliche bauliche Nachteile. Nicht nur die Schalldämpfer aus Gummi, sondern auch solche aus perforierten Gummimanschetten, Kunststoffummantelungen, Abluftschläuchen mit nachgeschalteten Absorptions- und Reflektionsschalldämpfern konnten sich in der Praxis bisher nicht durchsetzen. Alle bekannten Lösungen zeichnen sich durch hohes Gewicht oder Sperrigkeit in der Handhabung des Bohrhammers aus. Ferner werden die bekannten Schalldämpfer durch Vereisen, Verschmutzen und Verschleiß schnell unwirksam.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine wirksame Lärmdämpfung der Bohrstange zu erreichen, ohne die Bohr- und Schlagleistung und anderes Betriebsverhalten nachteilig zu beeinflussen. Nach der Erfindung wird das durch die Anbringung von Zusatzmassen auf den Bohrstangen erreicht. Durch die Zusatzmassen wird der mechanische Bewegungswiderstand (mechanische Eingangsimpedanz) gegen eine senkrechte, punktförmig angreifende Wechselkraft beeinflußt. Die mechanische Eingangsimpedanz wird darüber hinaus durch die Erreger-Kraft und die Erreger-Schnelle am Anregepunkt in Kraftrichtung bestimmt. Die mechanische Eingangsimpedanz ist komplex, da die Schnalle am Kraftangriffspunkt gegenüber der Kraft phasenverschoben ist. Der Realteil und der Imaginãrtsil dieses komplexen Verhaltens sind Funktionen der Kreisfrequenz.
Die mechanische Impedanz kann dadurch gemessen werden, daß das System über einen elektrodynamischen Schwinyngserreger mit sinusförmigen Wechselkraften veränderlicher Frequenz zum Schwingen angeregt und die anregende Kraft und Schnelle gemessen wird. Dabei kann es technisch weniger aufwendig sein, die Beschleunigung statt der Schnelle zu registrieren.
Ein Messen der mechanischen v psdanz erübrigt sich nach der Erfindung jedoch, indem an den entsprechenden Krafteinleitungsstellen der mittlere Verlauf der mechanischen Eingangsimpedanz im interessierenden Frequenzbereich, der meistens zwischen 100 Hz und 3 kHz liegt, um die Größenordnung von etwa einer Zehner-Potenz erhöht wird. Wahlweise läßt sich die erfindungsgemäße Impedanzbeeinflussung noch dadurch erleichtern. das an den Bohrstangen in einheitlichen Abständen einheitliche Zusatzrnassen vorgesehen sind.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Figur 1 - eine schematisch dargestellte Bohrstange Figuren 2a, 2b + 2c - einen Schnitt entlang der Linie A-B, durch verschiedene in Figur 1 schematisch vereinheitlichte Bohrstangen Nach Figur 1 werden die erfindungsgemäßen Bohrstangen 4 aus Ausgangsmateial gefertigt, das einen gleichbleibenden Querschnitt besitzt. Solch ein Ausgangsmaterial erleichtert wesentlich die Herstellung.
Auf dem mit 1 bezeichneten Einsteckende der Bohrstange für das Bohrgerät ist eine Zusatzmassa,l3 montiert. Vor der Zusatzmasse 13 befindet sich eine Beschichtung 12 als Synthesekautschuk.
Zwischen der Zusatzmasss 13 und der Bohrstangenspitze ist die Bohrstange abwechselnd mit Zusatzmassen 3 und Beschichtungen 2 versehen. Die Zusatzmassen 3 sind in gleichem Abstand voneinander angeordnet, wobei auch zwischen der Zusatzmasse 13 und der benachbarten Zusatzmasse 3 gleicher Abstand vorgesehen ist. Der Zwischenraum zwischen jeweils zwei benachbarten Zusatzmassen 3 bzw. zwischen der Zusatzmasse 13 und der unmittelbar benachbarten Zusatzmasse 3 ist mit der Beschichtung 2 vollständig ausgefüllt. Die Beschichtung 2 besteht wie die Beschichtung 12 aus Synthesekautschuk. Als Beschichtungen eignen sich besonders groß stabilisierts Polyamide, die zugleich flammhämmend und antistatisch sind. Thermoplastische Kunststoffe sind vorteilhaft, weil sie stoßfest und dynamisch belastbar sind. Zu derartigen Kunststoffen zählen beispielsweise Polyurethane, Polyphenylchloride und Polyacetate.
Der Querschnitt der Bohrstange 4 ist - wie in Figur 2b dargestellt - wahlweise rund oder nach Figur 2a als Sechskant oder nach Figur 2c elliptisch ausgebildet. DieZusatzmassen 3 besitzen eine Hülsenform und kreisringförmigen Querschnitt. Die Zusatzmassen 3 werden fest auf der Bohrstange 4 montiert. Das geschieht beispielsweise durch Aufschrumpfen. Dazu besitzen die Zusatzmassen 3 das gleiche Innenmaß oder ein geringfügig kleineres Innenmaß als das Außenmaß der Bohrstange 4. Nach Erwärmung und damit verbundener radialer Wärmedehnung lassen sich die hülsenförmigen Zusatzmassen 3 leicht auf die Bohrstange 4 aufschieben. Nach Erkalten umschließen die Zusatzmassen 3 die Bohrstange unverrückbar. Entsprechendes gilt für ein Aufschrumpfen der Zusatzmasse 13.
Die Beschichtung 2 mit Synthesekautschuk wird vorzugsweise aufvulkanisiert. D.h. die' Bohrstange mit den vormontierten Zusatzmassen 3 und 13 wird in einer geeigneten rorm mit flüssigem Synthesekautschuk umgossen. Bei Bohrstangenquerschnitten, die wie die Querschnitte nach Figur 2a und 2c den Innenraum der hülsenförmigen Zusatzmassen 3 nur teilweise ausfüllen, läuft der flüssige Synthesekautschuk in den Zwischenraum zwischen Zusatzmasse 3 und Bohrstange 4.
Die Beschichtung 12 wird in gleicher Weis wie die Beschichtungen 2 angeformt.
Alle Beschichtungen 2 bewirken wie die Zusatzmassen 3 eine Lärmminderung. Das gilt auch für die Beschichtung 12 und die Zusatzmasse 13 am Einsteckende 1 der Bohrstange 4.
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Claims

Patentansprüche 1. Bohrstange zum Schlagbohren, insbesondere zum Untertagebergbau und Tunnelbau, gekennzeichnet durch eine Zusatzmasse (3, 13).
2. Bohrstange nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrera entlang der Bohrstange im Abstand voneinander angeordnete Zusatzmassen (3).
3. Bohrstange nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch gleiche Zusatzmassen (3).
4. Bohrstange nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch gleichen Abstand +wischen den Zusatzmassen (3, 13).
5. Bohrstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, gokennzeichnet durch eine Zusatzmasse (13) als die Bohrstange (4) am Einsteckende (1) umschließender,Längskräfts aufnehmender Kragen.
6. Bohrstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch lärmdämpfende Beschichtungen (2) zwischen den Zusatzmassen (3, 13).
7. Bohrstange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse (13) beiderseits von Beschichtungen (2, 12) umschlossen ist.
8. Bohrstange nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung an (2, 12) die gleichen Außenabmessungen wis die Zusatzmasaen (3, 13) aufweisen.
9. Bohrstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1--8, gekennzeichnet durch Kunststoffbeschichtungen.
10. Bohrstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ..2.., dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmassen (3) hulsenförmig ausgebildet und fest auf dar Bohrstange (4) montiert sind.
11. Bohrstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstangn (4) als Sechskant, als Rundmaterial ausgebildet sind oder elliptischsn Puerschnitt aufweisen.
12. Bohrstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis .11.., dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmassen (3, 13) auf der Bohrstange (4) aufgeschrumpft sind.