DE2923229C2

DE2923229C2 - Hydraulische Bohrmaschine zum Schlag- und Drehschlagbohren

Info

Publication number: DE2923229C2
Application number: DE2923229A
Authority: DE
Inventors: Raymond Jean Villeurbanne Rhone Perraud
Original assignee: D'ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MACHINES POUR TOUTES INDUSTRIES SECOMA 69330 MEYZIEU RHONE FR Ste
Current assignee: D'ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MACHINES POUR TOUTES INDUSTRIES SECOMA 69330 MEYZIEU RHONE FR Ste
Priority date: 1978-06-20
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1983-01-27
Also published as: US4291771A; ZA791054B; GB2023054B; DE2923229A1; GB2023054A; CH627522A5; JPS6231160B2; FR2429320B1; SE7900897L; FR2429320A1; AU4492279A; AU522252B2; JPS554489A; SE437231B

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bohrmaschine zum Schlag- und Drehschlagbohren entsprechend dem Gattungsbegriff des Patentanspruches. Derartige hydraulische Bohrmaschinen sind in den französischen Offenlegungsschriften 22 74 404 (entsprechend der DE-AS 24 28 236) und 22 74 404 (entsprechend der DE-AS 24 61 633) beschrieben. Das Funktionsprinzip der dort beschriebenen Bohrmaschinen basiert darauf, daS die zweite Ringkammer, die alternativ mit der Hochdruckleitung und der Rücklaufleitung durch das Steuerventil verbunden wird, das seinerseits selbst durch die Kolbenbewegung gesteuert wird, einen 5u Wirkquerschnitt hat, der größer ist als der der ersten Ringkammer, die dauernd mit der Hochdruckleitung für die Hydraulikflüssigkeit verbunden ist, wenn die Verbindung mit letzterer durch das Sperrventil hergestellt ist. Das in Art eines Schiebers mit unterschiedlichen Querschnitten ausgebildete Sperrventil, das eine Kompensationsfeder hat, ist dabei so ausgelegt, daß im Stillstand der Bohrmaschine und so lange, wie der Druck auf der Einlaßseite unterhalb einer vorbestimmten Schwelle bleibt, die Feder entspannt ist &o und das Sperrventil den Zugang zur Hochdruckleitung sowie den Zugang zum Speicher schließt. Übersteigt der Druck die vorgegebene Schwelle, verlagert sich der Schieber unter Zusammendrückung der Feder und die Miindungsöffnungen der Hochdruckleitung und der b> zum Speicher führenden Leitung werden freigegeben.

Diese Anordnung arbeitet bezüglich der Steuerung der Schlagbewcgung durchaus befriedigend, ist jedoch nicht in besonderer Weise an das Schlagbohren angepaßt, bei welchem der Bohrer nicht nur geschlagen, sondern auch drehend angetrieben wird. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, das Werkzeug durch einen vollständig vom Schlagmechanismus unabhängigen Mechanismus anzutreiben. Das haue auch den Vorteil einer hohen Funktionsanpassungsfähigkeit. Dies würde aber den Einsatz zweier Pumpen und zweier getrennter Speisekreise erfordern. Es ist auch schon daran gedacht worden, den Schlagmechanismus und den Drehmechanismus sozusagen hydraulisch in Reihe zu schalten (FR-PS 14 54 735 und 21 29 176). Man kommt dann mit einer einzigen Pumpe aus, und auch die hydraulischen Kreise sind relativ einfach. Hierdurch wird jedoch die Drehbewegung für den Bohrer völlig von der Schlagbewegung abhängig und es ist insbesondere nicht möglich, den Bohrer, wenn man ihn zurücklaufen läßt, zu drehen, also ohne Betätigung des Schlagwerkes.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Bohrmaschine der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der bei denkbar einfachem Aufbau der hydraulischen Kreise die Drehbewegung und die Schlagbewegung unabhängig voneinander gehalten werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches.

Durch die dorr gekennzeichneten Maßnahmen befindet sich somit der Drehantriebsmotor nach Lage und Speisung in Reihe mit dem Schlagmechanismus, wobei trotz des denkbar einfachen Aufbaus der Hydraulik die Drehung des Bohrers ohne Ingangsetzung des Schlagmechanismus möglich ist, indem man in denkbar einfacher Weise die Speisemenge der Hydraulikflüssigkeit variiert Liegt die Speisemenge unter einem vorbestimmten Wert, wird das Sperrventil nicht gegen die Wirkung seiner Feder verlagert, so daß auch der Schlagmechanismus nicht gespeist wird, wobei aber andererseits die Hydraulikflüssigkeit durch den ersten seitlichen Auslaß durchläuft so daß und zwar in dieser Stellung ausschließlich, der hydraulische Drehmotor arbeiten kann. Wird die Speiscmenge über den vorbestimmten Wert hinaus gesteigert, wird das Sperrventil unter Zusammendrückung seiner Feder derart verlagert, daß die Hydraulikflüssigkeit durch den zweiten Auslaß des Sperrventils zum Schlagmechanismus strömen kann, der dann zum weiterverarbeilenden hydraulischen Drehmotor zugeschaltet wird.

Die hydraulische Bohrmaschine hat auch einen denkbar einfachen Aufbau, der im wesentlichen daraus resultiert, daß neben der Hinzufügung des hydraulischen Drehmotors praktisch nur noch dem Sperrventil der Hydraulikkreise ein weiterer Auslaß gegeben ist Das Sperrventil braucht dann nur noch im Hinblick auf seine neue Funktion entsprechend austariert zu werden derart, daß das gleichzeitige Drehen und Schlagen ausgehend von einer Speisemenge erreicht wird, die einem vorgegebenen Druck entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen hydraulischen Bohrmaschine wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Hydraulikkreise eines Gerätes gemäß der Erfindung mit dem Rückschlagventil in einer Stellung, die ausschließlich die Drehbewegung des Bohrers ermöglicht,

F i g. 2 die Darstellung nach Fig. 1. jetzt mit dem Rückschlagventil in einer Stellung, die das gleichzeitige Drehen und Schlagen des Bohrers ermöglicht.

F i g. 3 bis 6 Schemadarstellungen des Funktionszy-

klus des hydraulischen Schlagbohrgerätes,

Das dargestellte hydraulische Schlagbohrgerät weisr einen Schlagkolben t auf, der gleitend im Inneren eines Zylinders 2 gelagert ist. Der Schlagkolben schlägt periodisch auf eine Bohrersteckhülse 3, die ihrerseits mit einem Bohrwerkzeug (nicht dargestellt) verbunden ist.

Die Hydraulikkreise beinhalten eine Speiseleitung 4, die die Versorgung des Gerätes mit Hydraulikflüssigkeit ermöglicht, wobei der diesbezügliche Druck und die Speisemenge von einer nicht dargestellten Pumpe ₍₀ vorgegeben werden. Die Speiseleitung 4 mündet in eine Kammer 5, in der ein Sperrventil 6 angeordnet ist Die Kammer 5 ist über eine Hochdruckleitung 7 mit einer von dem Zylinder 2 gebildeten ringförmigen Kammer 8 verbunden, die den Kolben 1 auf der der Bohrereinsteckhülse 3 benachbarten Seite umgibt

Auf der anderen Seite des Kolbens begrenzt der Zylinder 2 um den Kolben 1 herum eine weitere ringförmige Kammer 9, die über eine Leitung 10 mit einem Steuerventil 11 verbunden ist Dieses Ventil ist einerseits mit einer Rücklaufleitung 12 und andererseits mit der Hochdruckleitung 7, und war über eine Verbindungsleitung 13, verbunden.

Das Steuerventil 11 wird aus einem Schieber 14 in Form einer Buchse gebildet, der unterschiedliche Querschnitte hat und der im Inneren einer Kammer 15 verlagerbar ist Der buchsenförmige Schieber weist dabei einen vorstehenden Bund 16 auf, der die Steuerbewegung des Ventils ermöglicht Eine Steuerleitung 17 verbindet den auf der einen Seite des Bundes 16 liegenden Abschnitt der Kammer 15 mit dem Zylinder 2. Die Steuerleitung unterteilt sich in mehrere parallele Kanäle 18, die in den Zylinder hinter der ringförmigen Kammer 8 münden. Gewisse dieser Kanäle sind ganz oder teilweise durch Stangen 19 verschlossen. Eine weitere Leitung 20 verbindet den auf der anderen Seite des Bundes 16 liegenden Teil der Kammer 15 mit der Rücklaufleitung 12.

Es ist hervorzuheben, daß die Rücklaufleitung 12 ferner mit der Kammer 5 für das Sperrventil 6 über eine Leitung 2'i verbunden ist ferner mit der Vorderseite des Zylinders 2 über eine Leitung 22, mit dem mittleren Bereich des Zylinders 2 über eine Leitung 23, die gegenüberliegend dem im Querschnitt verringerten Bereich des Kolbens 1 mündet, der zwischen seinen beiden Führungsabschnitten liegt Der vordere Bereich des Zylinders 2 ist ferner über eine Leitung 24 mit der Hochdruckleitung 7 verbunden.

Die Kammer 5 ist mit einem Membranspeicher 25 verbunden. Das im Inneren der Kammer 5 liegende Sperrventil 6 ist in Form einer gleitenden Hülse ausgebildet die unter der Wirkung einer Feder 26 steht. Das hülsenförmige Ventil 6 hat dabei einen ersten seitlichen Auslaß 27, der den Durchgang der Hydraulikflüssigkeit zur Hochdruckleitung 7 gewährleistet.

Die das Sperrventil 6 bildende Hülse weist nun noch einen zweiten seitlichen Auslaß 28 auf, der den direkten Durchlaß von Hydraulikflüssigkeit über die Leitung 21 durch die Rücklaufleitung 12 hindurch ermöglicht, dieses in Verbindung mit einem Hydraulikmotor 29 für den Drehantrieb, der in die Speiseleitung 4 eingeschaltet ist.

Die Funktionsweise des Gerätes sei im Zusammenhang mit F i g. 1 und 2 beschrieben. Die Feder 26 drückt das Sperrventil 6 gegen das eine Ende der Kammer 5 t>5 derart, daß in Abwesenheit jeder anderen Kraft das Rückschlagventil es über den zusätzlichen weiteren Auslaß 28 ermöglicht, da-i Hydraulikflüssigkeit, die aus der Speiseleitung 4 kommt, durch die Leitung 21 zur Rücklaufleitung 12 strömt, wobei aber gleichzeitig der Durchlaß zur Hochdruckleitung 7 und zum Membranspeicher für die Hydraulikflüssigkeit versperrt ist

Wenn die Speisemenge q unterhalb einer bestimmten Schwelle qa verbleibt, ist der durch das Abströmen der Hydraulikflüssigkeit durch den Auslaß 28 hervorgerufene Chargenverlust nicht ausreichend, um eine Verlagerung des Sperrventils 6 gegen den Druck der Feder zu erreichen. Oberträgt sich dieser Chargenverlust durch einen Druck P stromaufwärts des Auslasses, gleich dem Druck in der Rücklaufleitung 12, vergrößert um den betroffenen Chargenverlust Dieser Druck P, der mit dem differentiellen Querschnitt 5 des Ventils 6 zu multiplizieren ist ruft eine Kraft hervor, die der Druckkraft der Feder 26 entgegengesetzt ist und die unterhalb dieser Druckkraft bleibt und zwar im absoluten Wert, solange die Speisemenge unterhalb der Schwelle <jn bleibt Das Ventil 6 hält sich also in einer Lage, in der die Mündung der Hochdruckleitung 7 verschlossen ist Die gesamte Speisen", ^ge strömt somit direkt von der Kammer 5 zur RückiaufHtung IZ Der Motor 29 für die Drehbewegung wird somit angetrieben und dreht den Bohrer, während der Schlagmechanismus nicht gespeist wird. Diese Stellung ist in F i g. 1 gezeigt Wenn die Speisemenge «7 der Hydraulikflüssigkeit die Schwelle qo übersteigt, wird der vorstehend beschriebene Druck P ebenfalls größer als ein vorgegebener Wert Po und die daraus resultierende Kraft Px S ist dann ausreichend, das Sperrventil 6 gegen -ien Druck der Feder 26 zu verlagern, wobei die Feder zusammengedrückt wird. Die zum anderen Ende der Kammer 5 gedruckte Hülse des Ventils 6 verschließt dann den direkten Durchgang zur Rücklaufleitung 12, indem es die Leitung 21 verschließt, wobei sie aber den Durchlaß zum Membranspeicher 25 und zur Hochdruckleitung 7 öffnet, und zwar über den Auslaß 27. In diesem Fall speist die Hydraulikflüssigkeit jetzt einerseits den Hydraulikmotor 29 für die Drehbewegung und andererseits den Schlagmechanismus, wobei diese beiden Systeme sozusagen in Serie angeordnet sind und gleichzeitig arbeiten können, wie sich aus der Darstellung nach F i g. 2 ergibt.

Der Funktionszyklus des Schlagmechanismus, für sich genommen bekannt, wird der Vollständigkeit halber nachstehend unter Bezugnahme auf die F i g. 3 bis 6 beschrieben.

Die Ringkammer 8 steht dank der Hochdruckleitung 7 immer unter Druck. Die Ringkammer 9 kann alternativ, vermittels der Steuerleitung 10 und des Steuerventils 11, einerseits mit der Hochdruckleitung 7 und andererseits mit der Rücklaufleitung 12 verbunden werden. Der mittlere Bereich des Zylinders 2, in den die Leitung 23 mündet, ist dauernd in leitender Verbindung mit der Rücklaufleitung 12 und bildet eine Rückströmkammer für Leckverluste. Diesem Zweck dient auch die Leitung 22. Die in der Ritigkammer 8 vorhandene Hydraulikflüssigkeit übt ihren Druck auf eine Fläche S1 des Kolbens 1 aus, die kleiner ist als die Fläche 52, auf die der Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Ringkammerg einwirkt.

In einer ersten Phase des Zyklus, als KolbenrückJauf und Energiespeicherung zu bezeichnen, befindet sich die Ringkammer 8 unter Druck, während die Ringkammer 9 in leitender Verbindung mit der Rücklaufleitung 12 steht, wol'.ci sich der Schieber 14 des Steuerventils Ϊ1 in seiner oberen Stellung befindet. Der Kolben 1 läuft zurück, wobei gleichzeitig der Membranspeicher 25

linier Druck siehende I lydnuilikfliissigkcii speichert (s. Hg. J).

In einer /weilen Phase des /yklus, ;ils KmIc des Kolbenrückkuifes und Steuerung des Steuerventils zu bezeichnen, gibt der Kolhen I die Öffnungen frei, nut denen die Kanüle 18 in ilen Zylinder 2 münden. Der ;ius der Ringkammer 8 kommende Druck gelangt dann in die .Steuerleitung 17 und verlagert den Schieber 14 des Steuerventils 11 in seine untere Stellung. Die Kammer 9 wird somit in leitende Verbindung mit der Hochdruck-Ireitung 7 gebracht (s. f i g. 4).

In der nachfolgenden Hetriebspliase, als Arbeitsphase /ti bezeichnen, sind die beiden Ringkammern 8 und 9 in leitender Verbindung mil der Hochdruckleitung 7 und werden gleich/eilig durch die Pumpe über die .Speiseleitung und durch den Speicher 25 gespeist. Da der Wirkquerschnitt 52 der Ringkammer 9 größer ist als der Wirkquerschnitt .V I der Ringkammer 8. wird der Kolben I nach vorn getrieben. Der I lydraulikflüssigkeit der Ringkammer 8 w nd dabei zur Kammer 9 getrieben (s. F i g. 5).

Die letzte Hetriebspliase. als Sioßphase zu bezeichnen, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben I. nachdem er seine maximale Geschwindigkeit erreicht hat. auf die Uohrereinsteckhul.se J scnlägi. Der entsprechende tragende Abschnitt des Kolbens I gibt die Öffnungen der Kanäle 18 in den Zylinder 2 frei. Die Sieuerleitiing 17 befindet sich mittels der Leitung 21 in leitender Verbindung mit der Rücklaufleitung 12. Der Schieber 14 des Steuerventils Il wird in seine ursprüngliche obere Stellung zurückgeführt und die Ringkammer 9 wird wieder in leitende Verbindung mit der Rücklaufleitting 12 gesetzt (s. I·' i g. b).

Ausgehend von dieser Stellung läuft der Kolben erneut /tirück. und wer gleiche Zyklus wiederholt sich so lange. wie der Speisedruck ausreichend ist. Wird die Spc-isemenge an Hydraulikflüssigkeit wieder unter die Schwelle </u reduziert, wird das Sperrventil β von der leder 26 in seine Stellung entsprechend (Ί g. I zurückgeführt. Der Durchtritt zu der Ringkammer 8. dem Steuerventil 11 und dem Speicher 25 wird gesperrt, und letzterer entladt sich langsam durch die internen Schwundverlustc des (ieriites.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Hydraulische Bohrmaschine, mit einem gleitend im Inneren eines Zylinders geführten Schlagkolben, der mit der Zylinderinnenwand eine erste Ringkammer, die über eine Hochdruckleitung mit einem hülsenförmigen, durch eine Feder beaufschlagten Sperrventil verbunden ist, das gleitend im Inneren einer Kammer angeordnet ist, die in Verbindung mit einem Speicher steht und in die eine Speiseleitung für die Arbeitsflüssigkeit mündet, und eine zweite Ringkammer begrenzt, die mit einem Steuerventil verbunden ist, das einen Rohrschieber mit unterschiedlichen Querschnitten aufweist und durch welches die zweite Ringkammer alternativ in leitende Verbindung mit der Hochdruckleitung und einer Rücklaufleitung setzbar ist, wobei das Steuerventil über eine Leitung, die in Verbindung mit dem Zylinderraum steht, steuerbar ist, dadurch gek e η η ζ e* ίΛι he t, daß zusätzlich ein hydraulischer Drehmotor (29) in die Speiseleitung (4) eingeschaltet ist und die Hülse des Sperrventils (6) einen ersten seitlichen Auslaß (28) aufweist, der in einer einen zweiten seitlichen Auslaß (27) des Sperrventils (6) zur Hochdruckleitung (7) hin sperrenden, ersten Stellung des Sperrventils (6), in welcher die Bohrmaschine nur drehangetrieben ist, mit einer an die Rücklaufleitung (12) angeschlossenen Leitung (21) verbindbar ist, wobei der Schlagantrieb (1, 2) durch eine hydraulische Verschiebung der Hülse des M Sperrventils (6) in eine zweite Sperrventilstellung, in welcher der zweite Sperrventilauslaß (27) mit der Hochdruckieitung (7) in VeK/indung steht, zu dem Drehantrieb (29) zuschstitbar ist

35