DE3115361A1 - "hydraulische schlagvorrichtung" - Google Patents

Description

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VON KREISLER "SCflONWALD I=ISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTIfJG WERNER

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973

Anmelderin Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln

Firma Dipl.-Chem. AIeIc von Kreisler, Köln

Dipl -Chem. Carola Keller, Köln

Hydroc GmbH Dipl.-Ing. G. Selting, Köln

Dr. H.-K. Werner, Köln

Sebastiansweg 12

596 0 Olpe deichmannhaus am hauptbahnhof

D-5000 KÖLN 1 15. April 1981

Sg-fz Hydraulische Schlagvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schlagvorrichtung für einen Bohrstrang, mit einem in einem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben, einem die Druckzufuhr zu dem Arbeitszylinder steuernden, in einem Steuerzylinder bewegbaren Steuerkolben, mit einer von dem Arbeitszylinder zu dem Steuerzylinder führenden Steuerleitung, die über axial zu dem Steuerzylinder gestaffelte, nacheinander durch ein Steuerteil blockierbare Zweigleitungen mit dem Steuerzylinder verbindbar ist, und mit einer an dem Arbeitskolben vorgesehenen Steuerkante, die bei der Bewegung des Steuerkolbens die Zweigleitungen nacheinander mit einer Druckleitung verbindet.

Bei einer bekannten Schlagvorrichtung dieser Art (DE-PS 24 28 236) kann die Schlagfrequenz des Arbeitskolbens dadurch verändert werden, daß die Durchflußquerschnitte der Zweigleitungen ,in die sich die Steuerleitung aufteilt, verändert werden. Die Umsteuerung des Steuer-

Telefon : (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d - Telegramm: Dompatent Köln

kolbens erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder. Während des Rückhubs des Arbeitszylinders gibt die Steuerkante des Arbeitszylinders nacheinander Ringnuten frei, die mit den verschiedenen Zweigleitungen verbunden sind. Die freigegebenen Zweigleitungen werden dem vollen Versorgungsdruck ausgesetzt, so daß mit zunehmenden Rückhub des Arbeitskolbens der Druck in der zu dem Steuerzylinder führenden Steuerleitung erhöht wird. Der zeitliehe Verlauf dieser Druckerhöhung in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens kann durch in den Zweigleitungen vorgesehene Absperr- oder Drosselelemente verändert werden, so daß auch der Umschaltzeitpunkt, in dem der Steuerkolben den Vorwärtshub des Arbeitskolbens einleitet, verändert werden kann. Die Absperroder Drosselelemente in den Zweigleitungen werden manuell, eingestellt. Die Praxis hat gezeigt, daß eine einmal vorgenommene Einstellung dieser Absperr- oder Drosselelemente beibehalten wird, daß also das Be-0 dienungspersonal die einmal eingestellte Schlaghäufigkeit nicht mehr verändert. Diese Schlaghäufigkeit hängt allerdings von der Größe des Versorgungsdrucks ab.

Beim Schlagbohren ist der Widerstand, den das Gestein der Bohrvorrichtung sntgegensetzt, unterschiedlich.

Dieser Bohrwiderstani hängt von zahlreichen Faktoren , wie der Art des Gesteins, der Tiefe des Bohrlochs und der Krafteinwirkung der Bohrlochwand auf den Bohrstrang, ab. Zur Erzielung eines schnellen Vortriebs ist bei

geringem Bohrwiderstand eine hohe Schlagzahl mit relativ geringer Schlagenergie pro Einzelschlag und bei hohem Bohrwiderstand eine niedrigere Schlagzahl mit hoher Einzelschlagenergie zweckmäßig. Wenn die an dem vorderen Ende des Bohrstranges befindliche Bohrkrone beispielsweise auf hartes Gestein stößt, ist eine hohe Schlagenergie erforderlich, um dieses Gestein zu durchstoßen. In lockerem Gestein wird dagegen eine hohe Schlagzahl bei relativ kleiner Schlagenergie benötigt. Andererseits hängt die Schlagenergie auch von dem hydraulischen Versorgungsdruck der Schlagvorrichtung ab. Bei niedrigem Versorgungsdruck ist die Einzelschlagenergie geringer als bei hohem Versorgungsdruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlagvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Schlaghäufigkeit und somit auch die Einzelschlagenergie in Abhängigkeit von dem Belastungszustand des Bohrstranges bzw. in Abhängigkeit von dem zur Verfügung stehenden Druck automatisch verändert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Steuerteil ein mit einem Steuerdruck beaufschlagter Kolben ist, dessen Stellung sich in Abhängigkeit von der Größe eines Steuerdrucks verändert.

Während bei den bekannten Schlagvorrichtungen Schlagzahl und Einzelschlagenergie manuell durch Verstellen eines Schiebers oder einzelner Absperrelemente verändert werden können, erfolgt nach der Erfindung diese - Veränderung automatisch in Abhängigkeit von dem Steuerdruck. Auf diese Weise wird eine selbsttätige Anpassung von Schlagzahl und Einzelschlagenergie an die Belastungsbzw. Versorgungsverhältnisse der Schlagvorrichtung erreicht. Während eine manuelle Verstellung des Steuerteils eine erhebliche Erfahrung erfordert und in der Praxis normalerweise überhaupt nicht durchgeführt wird, erfordert die druckabhängige Verstellung des Steuerteils keinerlei manuelle Eingriffe. Dagegen wird eine selbsttätige Anpassung der Schlagzahl an die jeweiligen Betriebsbedingungen der Schlagvorrichtung erreicht.

Die bekannten Schlagvorrichtungen, bei denen die Zweigleitungen aus Ringnuten des Steuerzylinders herausführen, ist lediglich eine schrittweise Veränderung des Zeitpunktes der Umsteuerung des Arbeitskolbens möglich.

Anzustreben ist aber eine kontinuierliche Veränderung des Umsteuerzeitpunktes in Abhängigkeit von dem Steuerdruck. Eine wirksame· kontinuierliche Veränderung des Umschaltzeitpunktes kann auch durch Drosselelemente in den Zweigleitungen kaum erreicht werden, weil für eine Umschaltung des Steuerkolbens eine nur sehr geringe Menge an Hydraulikflüssigkeit ausreicht.

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Zur Erzielung einer stetigen Veränderung des Umschaltzeitpunktes des Steuerkolbens ist in vorteilhafter Weiterbildung der Krfi.ndun·] vorgesehen, daß die Mündungsstellen,an denen die Zweigleitungen aus dem Arbeitszylinder herausführen, Löcher in einem zylindrischen Wandteil des Arbeitszylinders sind, daß die Löcher einander in axialer Richtung überdecken , und daß benachbarte Löcher in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt und mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind.

Die gegenseitigen Abstände der Löcher sind erforderlich ,um Leckströmungen zwischen den Löchern zu vermeiden. Trotz der Verwendung einzelner Löcher oder Bohrungen, die in Längsrichtung des ArbeitsZylinders gestaffelt angeordnet sind, wird eine kontinuierliche Einstellung des Umschaltzeitpunktes dadurch erreicht, daß diese Löcher sich in Längsrichtung überlagern. Dies bedeutet, daß der Öffnungsvorgang des zweiten Loches bereits beginnt, bevor das erste Loch von dem als Steuerteil wirkenden Kolben vollständig geöffnet ist. Die Löcher dürfen, wenn sie einerseits von dem Arbeitskolben und andererseits von dem als Steuerteil wirkenden Kolben abgedeckt sind, keinerlei Verbindung miteinander haben, weil sonst in der zu dem Steuerzylinder führenden Steuerleitung ein Druck er-, zeugt und die Umsteuerung des Arbeitskolbens zu früh eingeleitet würde. Andererseits müssen aber zur Erzielung einer stetigen Umsteuercharakteristik die Löcher in axialer Richtung ineinander übergehen.

Diese beiden Forderungen werden nach der Erfindung dadurch erfüllt, daß die Löcher umfangsmäßig gegeneinander versetzt angeordnet sind, so daß ein hinreichend großer Abstand zur Vermeidung von Leck-. strömungen zwischen ihnen gewährleistet ist.

Als Steuerdruck zur Verstellung des das Steuerteil bildenden Kolbens wird vorzugsweise der hydraulische Druck einer auf den Bohrstrang einwirkenden Vorschubeinrichtung benutzt. Die Vorschubeinrichtung treibt den Bohrstrang in Richtung auf die Bohrlochsohle.

Der Bohrstrang ist dabei zweckmäßigerweise durch eine pneumatische oder hydropneumatisch^ Vorrichtung vorgespannt, so daß er nachgiebig gegen die Bohrlochsohle gedrückt wird. Die Vorschub- bzw. Andruckkraft variiert in Abhängigkeit von dem Bohrwiderstand des Gesteins und auch in Abhängigkeit von der Länge des Bohrstranges. Bei relativ großem Vorschubwiderstand erhöht sich der hydraulische Druck der Vorschubeinrichtung. Dies bedeutet, daß der das Steuerteil bildende Kolben in der Weise verschoben wird, daß während des Rückhub ^s des Arbeitskolbens die Umschaltung auf den Schlagvorgang erst relativ spät erfolgt. Zu diesem Zweck werden von dem Kolben die vorne liegenden Zweigleitungen verschlossen und nur die rückwärtigen Zweigleitungen geöffnet gehalten. Ist andererseits der Vorschubwiderstand gering, dann verringert sich auch der Steuerdruck. Der Kolben wird nunmehr in die Nähe seiner Endlage getrieben, in der er sämtliche

Zweigleitungen freigibt. Die Umsteuerung des Arbeitskolbens während des Rückhubes erfolgt nun zum frühest möglichen Zeitpunkt. Dies bedeutet eine hohe Schlagfrequenz. Bei kleinen Hüben des Arbeitskolbens - ist die Einzelschlagenergie entsprechend klein. Bei lockerem Gestein wird mit Schlägen hoher Frequenz ein schnellerer Vortrieb des Bohrstranges erreicht.

Eine lastabhängige Veränderung des Umschaltzeitpunktes kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der Steuerdruck für den Kolben von dem hydraulischen Druck eines den Bohrstrang drehenden Drehmotors abgeleitet wird. In diesem Fall wird der Drehwiderstand des Bohrstranges zur Veränderung des Umschaltzeitpunktes bzw. zur Veränderung der Schlagfrequenz und der Einzelschlagenergie benutzt.

Gemäß einer dritten Variante der Erfindung kann der Steuerdruck für den Kolben von dem Versorgungsdruck des Arbeitszylinders abgeleitet werden. Ein kleiner Versorgungsdruck hat eine hohe Schlagzahl und eine kleine Einzelschlagenergie zur Folge. Bei einer Erhöhung des Versorgungsdrucks verringert sich die Schlagzahl, während sich die Einzelschlagenergie vergrößert. Hierbei erfolgt also die Anpassung der Schlagzahl an die zur Verfügung stehende Hydraulikleistung.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

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Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine hydraulische Schlagvorrichtung,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Bohrgerätes, dessen Schlagvorrichtung in Abhängigkeit von dem Hydraulikdruck der Vor

schubeinrichtung gesteuert ist,

Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Figur 1 zur Verdeutlichung der Anordnung der Löcher der Zweigleitungen,

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel,bei dem der Steuerdruck in Abhängigkeit von dem Drehwiderstand des Bohrstranges erzeugt wird, und

Figur 5 ein Ausführungsbexspiel,bei dem als Steuerdruck der Versorgungsdruck des Arbeitszylinders benutzt wird.

Der in Figur 1 dargestellte Bohrhammer 10 weist einen Arbeitszylinder 11 üuf,in dem der Arbeitskolben 12 längsverschiebbar angeordnet ist. Der Arbeitskolben 12 schlägt mit seinem vorderen Ende periodisch auf den 0 Amboß 13, bei dem es sich um ein mit einem (nicht dargestellten) Bohrstrang verbundenes Einsteckende handelt,

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Die Druckleitung 15, durch die dem Bonrhammer 10 die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, ist ständig an die vordere Kammer 16 des Arbeitszylinders 11 angeschlossen, so daß der Hydraulikdruck stets auf die die Kammer 16 begrenzende Steuerkante 17 des Arbeitskolbens 12 wirkt. In dem vor der Steuerkante 17 liegenden Bereich 18, hat der Arbeitskolben 12 einen kleineren Durchmesser als der Arbeitszylinder 11, während in dem hinter der Steuerkante 17 liegenden Bereich 19 der Durchmesser des Arbeitskolbens dem Durchmesser der Bohrung des Arbeitszylinders 11 entspricht. An den Bereich 19 schließt sich ein Bereich 20 kleineren Durchmessers an und an diesen wiederum ein Bereich größeren Durchmessers 21.

Der Abschnitt 21 des Arbeitskolbens 12 begrenzt die rückwärtige Kammer 22 des Arbeitszylinders nach vorne hin. Die Kammer 22 ist über eine Leitung 23 mit dem Steuerzylinder 24 verbunden, in welchem der als Hülse oder Hohlkolben ausgebildete Steuerkolben 25 zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist. Der Innenkanal des Steuerkolbens 25 steht in ständiger Verbindung mit der Druckleitung 15. Der Steuerkolben 25 weist außerdem eine äußere Ringnut 26 auf, die in der (nicht dargestellten) einen Endstellung des Steuerkolbens 25 die Leitung 23 mit einer Rücklaufleitung 27 verbindet und in der (in Figur 1 dargestellten) Stellung des ι Steuerkolbens 25 blockiert ist. Durch den Steuerkolben 25 wird die Leitung 23 abwechselnd mit der Druckleitung 15 und mit der Rücklaufleitung 27 verbunden.

Die vordere Stirnseite 28 des Steuerkolbens 25 ist ständig dem Druck der Druckleitung 15 ausgesetzt. Da die Fläche der vorderen Stirnseite 28 größer ist als diejenige der rückwärtigen Stirnseite 29, erhält der Steuerkolben 25 eine hydraulische Vorspannung in -Richtung auf die (nicht dargestellte) gemäß Figur 1 linke Endlage. Der Steuerkolben 25 weist außerdem einen Umfangsring 30 auf, dessen rückwärtige Begrenzung eine Steuerfläche 31 und dessen vordere Begrenzung eine Entlastungsfläche 32 bildet. Die Steuerfläche 31 ist flächenmäßig größer als die Entlastungsfläche 32. Der Umfangsring 30 ist in einer Nut 33 des Steuerzylinders 24 längsverschiebbar. In den rückwärtigen Teil dieser Nut führt die Steuerleitung 34 hinein, deren Druck auf die Steuerfläche 31 einwirkt. Der vordere Bereich der Nut 33 steht über eine Leitung 35 mit der Rücklaufleitung 27 in Verbindung.

In der in Figur 1 dargestellten Position des Steuerkolbens 25 sind die Flächen 29 und 31 und die vordere Stirnseite 28 des Steuerkolbens jeweils mit dem gleichen Druck beaufschlagt. Da die Summe der Flächen 29 und 31 größer ist als die Fläche der Stirnseite 28, wird der Steuerkolben 25 in seiner (vorderen) rechten Endlage gehalten. In dieser Lage gelangt der Druck durch die Leitung 23 in die rückwärtige Kammer 22 des Arbeitszylinders 11. Der Arbeitskolben 12 wird somit in Richtung auf den Amboß 13 beschleunigt, so daß ein Schlag ausgeführt wird.

Die Steuerleitung 34 ist mit mehreren Zweigleitungen 34 0 bis 34 7 verbunden, die gemäß Figur 3 an unterschiedlichen Stellen in den Arbeitszylinder 11 einmünden. Die Mündungsöffnungen sind mit 36 bezeichnet.

Wenn die öffnungen 36 aller Zweigleitungen durch den Abschnitt 19 des Arbeitskolbens 12 verschlossen sind, kann der Druck der vorderen Kammer 16 nicht mehr in die Steuerleitung 34 gelangen, so daß sich der auf die Steuerfläche 31 des Steuerkolbens 25 einwirkende Druck verringert. Der Steuerkolben 25 wird dadurch gemäß Figur 1 nach links bewegt. Dabei wird durch die Ringnut 26 die Leitung 23 mit der Rücklaufleitung 27 verbunden, so daß die rückwärtige Kammer 22 des Arbeitszylinders 11 drucklos wird. Der auf die Steuerkante 17 einwirkende Druck bewirkt nunmehr den Rückhub des Arbeitskolbens 12. Während des Rückhubes werden die Öffnungen 36 der Zweigleitungen 34 0 bis 34 7 nacheinander freigelegt.

Die Zweigleitungen 340 bis 347 sind Querbohrungen, die in einen weiteren Zylinder 37 einmünden, in dem ein Kolben 38 verschiebbar ist. Der Kolben 38 hat zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Kolbenteile 381 und 382, deren Durchmesser dem Durchmesser der Bohrung des Zylinders 37 entspricht. Die Kolbenteile 381 und 382 sind durch eine Stange 383 mit kleinerem Durchmesser voneinander getrennt. Die Länge des Kolbenteiles 381 entspricht etwa der Länge desjenigen Bereichs, in dem die Zweigleitungen 340 bis 347 in Längsrichtung ge-

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staffelt in den Zylinder 3 7 einmünden. Der Zylinder 37 ist jedoch so lang, daß das Kolbenteil 381 voll aus dem Bereich der Zweigleitungen 340 bis 347 herausgeschoben werden kann. In diesem Falle sind . sämtliche Zweigleitungen durch den die Stange 383 umgebenden Bereich des Kolbens 38 im Inneren des Zylinders 37 untereinander verbunden.

Der Kolben 38 wird von einer Feder 39 in seine vordere Endstellung gedrückt, in der er die Zweigleitungen 340 bis 347 untereinander verbindet. Die Feder 3 9 ist an ihrem rückwärtigen Ende an einem Justierschiebor 40 abgestützt. Der Justierschieber 40 ist mit einem Gewindebolzen 41 versehen, der durch eine stirnseitige Gewindebohrung des Gehäuses hindurchragt und von außen gedreht werden kann. Der Gewindebolzen 41 ist durch eine Kontermutter 42 gegen unbeabsichtigtes Drehen gesichert.

Durch Drehen des Gewindebolzens 41 kann die axiale Lage des Justierschiebers 40 und somit auch die Vorspannung der Feder 39 verändert werden.

An dem der Feder 3 9 abgewandten Ende des Kolbens 38 führt eine Steuerloitung 43 in den Zylinder 37 hinein. Der Druck in der Steuerleitung 43 wirkt also dem Druck der Feder 39 entgegen. Der Kolben 38 stellt sich auf eine Stellung ein, in der ein Gleichgewicht zwischen der Kraft der Feder 3 9 und dem Druck der Steuerleitung 43 besteht. Je größer der Druck in der

Steuerleitung 43 ist, umso mehr Zweigleitungen 34 bis 337 werden von dem Kolbenteil· 381 des Kolbens 38 abgesperrt. Die Absperrung beginnt an der in Schlagrichtung des Arbeitskolbens 12 am weitesten vorne liegenden Zweigleitung 34 7 und endet an der am weitesten zurückliegenden Zweigleitung 34 0.

Bei einem Rückhub des Arbeitskolbens 12 (gemäß Figur 1 nach links) gelangt der in der Kammer 16 herrschende volle Druck über den Zylinder 37 erst dann in die Steuerleitung 34 des Steuerzylinders 25, wenn die Steuerkante 17 in den Bereich der ersten Zweigleitung 34 0 bis 34 7 gelangt ist, die durch das Kolbenteil 381 nicht abgeschlossen ist. Dies bedeutet, daß der Rückhub des Arbeitskolbens 12 umso größer wird, je mehr Zweigleitungen 340 bis 347 (beginnend mit der vordersten Zweigleitung 34 7) abgesperrt sind. Wenn die Steuerkante 17 die erste geöffnete Zweigleitung erreicht hat, wird über die Steuerleitung 34 der Steuerkolben 25 in die in Figur 1 dargestellte Position gebracht, in der die rückwärtige Kammer 22 des Arbeitszylinders 11 mit dem Druck der Druckleitung 15 beaufschlagt werden kann, wodurch die nach vorne gerichtete Schlagbewegung des Arbeitskolbens erfolgt.

In Figur 1 sind ferner einige Leck- und Rückführungsleitungen 44 dargestellt, die sämtlich mit der Rücklaufleitung 27 verbunden sind. Diese Leitungen 44 haben die Aufgabe,Hydraulikflüssigkeit, die durch _ Leckage in verschiedene drucklose Bereiche der Schlagvorrichtung gelangt sind, wieder in den Tank zurückzuführen .

Schließlich ist ein durch das Gehäuse und durch Bohrungen in dem Arbeitskolben 12 und dem Amboß 13 hindurchgehendes Spülrohr 45 vorgesehen, das zur Einleitung von Spülflüssigkeit in den Bohrstrang dient.

Wie Figur 3 zeigt, sind die öffnungen 36, an denen die Zweigleitungen 340 bis 347 in den Arbeitszylinder 11 münden, in axialer Richtung des Arbeitszylinders (Richtung des Doppelpfeiles 46) gegeneinander versetzt, wobei sich jeweils die öffnungen 36 zweier benachbarter Zweigleitungen geringfügig überlappen. Die Zweigleitungen 340 bis 347 münden nicht in Ringnuten des Arbeitszylinders 11 ein, sondern lediglich in Form der Öffnungen 36, die in der Wand des Arbeitszylinder vorgesehen sind. Um sicherzustellen, daß entlang der zylindrischen Wand des Kolbenteiles 19 keine Leckstromverbindungen zwischen den öffnungen 36 bestehen, sind die öffnungen 36 an Form zweier längslaufender Reihen angeordnet, wobei jeweils die öffnungen der einen Reihe gegenüber den Öffnungen der anderen Reihe auf Lücke angeordnet sind. Durch die gegenseitige Über-

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lappung der öffnungen in Längsrichtung wird erreicht, daß der Umschaltzeitpunkt durch Verschiebung des Kolbens 38 stufenlos verändert werden kann, während die umfangsmäßigen Abstände zweier benach- - barter öffnungen den Zweck haben, einen hinreichend großen Abstand zur Verhinderung von Leckflüssen zwischen diesen öffnungen zu gewährleisten.

Die Schlagvorrichtung 10 ist gemäß Figur 2 auf einer Lafette 45 längsverschiebbar angeordnet. Vor der Schlagvorrichtung 10 befindet sich ein Drehantrieb 46 zum Drehen des Bohrstranges 47, auf dessen rückwärtiges Ende die Schlagvorrichtung 10 schlägt. An dem vorderen Ende des Bohrstranges 47 befindet sich die Bohrkrone 48, die in das Bohrloch eindringt.

An der Lafette 45 ist ein Vorschubzylinder 49 befestigt, dessen rückwärtige Zylinderkammer an eine Druckleitung 50 und dessen vordere Zylinderkammer an eine Rücklaufleitung 51 angeschlossen ist. Die beiden Zylinderkammern sind durch einen Kolben 52 getrennt, dessen Kolbenstange 53 die aus der Schlagvorrichtung 10 und dem Drehantrieb 46 bestehende Einheit längs der Lafette 45 in Richtung auf das Bohrloch drückt. Die Größe des in der Kammer 4 9 bzw. in der Druckleitung herrschenden Druckes steht im Verhältnis zu dem Andruck, mit dem die Bohrkrone 48 gegen die Bohrlochsohle drückt. Dieser Druck wird der Steuerleitung 4 3 zur Verstellung des Kolbens 38 zugeführt.

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Steigen, z.B. bedingt durch langsameren Bohrfortschritt, der benötigte Andruck und der davon abhängige Druck in der Druckleitung 50, so wird der Kolben 38. über die Steuerleitung 43 mit einem höheren Druck beaufschlagt. Der Kolben 38 verläßt seine Lage und verschiebt sich, bis ein erneutes Gleichgewicht zur Kraft der Feder 3 9 erreicht ist. Wenn der Andruck der Bohrkrone 48 auf ein Minimum zurückgeht, z.B. zu Beginn des Bohrvorgangs oder beim Auswechseln des Bohrstranges 47, wird der Kolben 38 von der Feder 39 in seine Endlage gebracht. Dadurch werden sämtliche Zweigleitungen 340 bis 346 geöffnet. Der Arbeitskolben 12 macht nun den kleinsten Hub. Dabei entsteht die höchste Schlagzahl und die kleinste Einzelschlagenergie. Das Arbeiten mit hohen Schlagzahlen ist für das Anbohren, Freirütteln, Gestängelösen usw. günstig, weil die Materialbeanspruchung gering gehalten wird. Beim Bohren in hartem Gestein wird durch Verschiebung des Kolbens 38 nach hinten die Schlagzahl verringert und die Einzelschlagenergie stufenlos erhöht. Auf diese Weise paßt sich die Schlagvorrichtung an Strukturänderungen des Gesteins und Änderungen anderer Betriebsbedingungen automatisch an. Schlagzahl und Schlagenergie stehen in einem bestimmten Verhältnis zum benötigten Andruck.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 4 entspricht demjenigen von Figur 2, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Steuerleitung 43 zum Verschieben des Kolbens 38 nicht an die Druckleitung 50 für den Vorschub angeschlossen ist,

sondern an die Druckleitung 54 für den hydraulischen Drehantrieb 46. Auf diese Weise erfolgt die Verstellung des Umschaltpunktes des Steuerkolbens 25 in Abhängigkeit von dem durch den Drehmotor 46 hervorgejrufenen Strömungswiderstand bzw. vom Lastmoment. Die Rücklaufleitung des Drehmotors ist mit 55 bezeichnet. Hierbei wird bei erhöhtem Drehmoment am Bohrstrang 47 die Schlagzahl verringert und die Schlagenergie erhöht. Diese Regelung kann auch umgekehrt erfolgen, wobei bei erhöhtem Lastmoment die Schlagzahl erhöht und die Einzelschlagenergie verringert wird. Die Regelung verläuft dann ebenso proportional zum Drehmoment stufenlos.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist die Steuerleitung 43 an die vordere Kammer 16 des Arbeitszylinders 11 angeschlossen. Die Steuerleitung 43 steht daher mit dem Druck der Druckleitung 15 (Figur 1) in Verbindung, so daß der Kolben 38 durch den Arbeitsdruck verstellt wird. Bei niedrigem Arbeitsdruck ergibt sich eine hohe Schlagzahl bei kleiner Schlagenergie. Vergrößert sich der Arbeitsdruck, wird der Kolben 38 weiter nach hinten (links) verschoben, so daß die Zweigleitungen in der Reihenfolge 347, 346, 345 ... 340 zunehmend verschlossen werden. Hierdurch wird die Zeit, in der der Steuerkolben 25 während des Rückhubs des Arbeitskolbens 12 umschaltet immer mehr verlängert. Wenn der höchstzulässige Arbeitsdruck erreicht wird, ist die Schlagenergie auf ein Höchstmaß gewachsen und die Schlagzahl (Schlagfrequenz) auf ein Niedrigstmaß gesunken.

Claims (5)

1. Ansprüche

   ί 1 .) Hydraulische Schlagvorrichtung für einen Bohrstrang, mit einem in einem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben, einem die Druckzufuhr zum Arbeitszylinder steuernden, in einem Steuerzylinder bewegbaren Steuerkolben, mit einer von dem Arbeitszylinder zu dem Steuerzylinder führenden Steuerleitung, die über axial zu dem Steuerzylinder gestaffelte, nacheinander durch ein Steuerteil blockierbare Zweigleitungen mit dem Steuerzylinder verbindbar ist, und mit einer an dem Arbeitskolben vorgesehenen Steuerkante, die bei der Bewegung des Steuerkolbens die Zweigleitungen nacheinander mit einer Druckleitung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil ein mit dem Steuerdruck (in Leitung 43) beaufschlagter Kolben (38) ist, dessen Stellung sich in Abhängigkeit von der Größe des Steuerdrucks verändert.
2. 2. Hydraulische Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsstellen, an denen die Zweigleitungen (340 bis 34 7) aus dem Arbeitszylinder (11) herausführen, Löcher (36) in einem zylindrischen Wandteil des Arbeitszylinders (11) sind, daß die Löcher (36) einander in axialer Richtung überdecken,und daß benachbarte Löcher (36) in Umfangsrichtung gegeneinander ver-

   setzt und mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind.
3. 3. Hydraulische Schlagvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck für den Kolben (38) von dem hydraulischen Druck einer auf den Bohrstrang (47) einwirkenden Vorschubeinrichtung (49,52) abgeleitet ist.
4. 4. Hydraulische Schlagvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck für den Kolben (38) von dem hydraulischen Druck eines den Bohrstrang (47) drehenden Drehmotors (46) abgeleitet ist.
5. 5. Hydraulische Schlagvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck für den Kolben (38) von dem Versorgungsdruck des Arbeitszylinders (11) abgeleitet ist.