DE804312C - Gesteinsdrehbohrmaschine mit auf einer Fuehrung in Richtung der Bohrachse mechanisch verschiebbarem Motor - Google Patents

Description

• Gesteinsdrehbohrmaschine mit auf einer Führung in Richtung der Bohrachse mechanisch verschiebbarem Motor Für die Herstellung von Sprenglöchern, insbesondere in hartem Gestein, z. B. im Bergbau, hat man bisher seit vielen Jahrzehnten nahezu ausschließlich den mit Peßluft betriebenen Bohrhammer benutzt, dessen Wirkungsweise auf einer Kombination von schlagendem und drehhendem Bohren beruht. Trotzdem die gesamte Fachwelt ständig um die Verbesserung der Leistung und Betriebsbedingungen des Bohrhammers bemüht war, war dieses Werkzeug in vieler Hinsicht unbefriedigend. Starke Geräuschbildung bei der Bohrarbeit, hohe körperliche Beanspruchung des Bedienungsmannes bei der in der Regel üblichen Bedienung von Hand und Bildung eines gefährlichen, die Grundlage von Silikoseerkrankungen bildenden Bohrstaubes sind im allgemeinen die Hauptnachteile des Bohrhammers. Dabei war die finit dem I3olirlianinicr erzielte Bohrleistung auch gerade in hartem Gestein keineswegs befriedigend und lag beispielsweise bei einem Sandstein mit einer Härte von 8o bis 9o Shore durchschnittlich nicht über 7,5 bis io Zentimeter Bohrfortschritt pro Minute. Darüber hinaus stellte der Bohrhammer an die Güte des Werkstoffes der Bohrstangen und der Bohrschneiden noch ganz besondere Anforderungen, sofern man häufige Bohrstangenl>rüche mit den damit verbundenen empfindlichen Betriebsstörungen nicht in Kauf nehmen wollte.
• Diese -Nachteile konnten auch mit den bisher bekannten Bohreinrichtungen nicht beseitigt werden, welche auf der Anwendung der reinen drehenden Bohrung beruhten. Derartige Drehbohrmaschinen konnten bisher lediglich zum Bohren von Sprenglöchern in verhältnismäßig Nveichen Mineralien, z. B. Kohle oder Kali, eingesetzt werden, während sie für harte Gesteine, z. B. Sandstein o. dgl., völlig unbrauchbar waren. Bei den bekannten Drehbohrmaschinen hat man die Anordnung bereits derart getroffen, daß der Bohrmotor auf einer Führung, insbesondere einer dem Vorschub dienenden Schneckenspindel in Richtung der Bohrachse verschiebbar war, wobei der Vorschub in der Regel durch Bedienung einer Handkurbel o. dgl. erfolgte. Weiterhin sind Drehbohrmaschinen bekannt, bei denen der Vorschub des auf einer Führung in der Bohrachse verschiebbar gelagerten Bohrmotors durch mechanischen Antrieb erfolgt, welcher über ein entsprechendes Getriebe vom Bohrmotor abgeleitet wird. Auch mit Maschinen derartiger Bauart konnten jedoch zufriedenstellende Bohrleistungen bei der Herstellung von Sprenglöchern in hartem Gestein nicht erreicht werden.
• Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile zu beseitigen und eine Drehbohrmaschine für die Herstellung von Sprenglöchern insbesondere auch in hartem Gestein zu schaffen, welche die geschilderten Nachteile des bisher ausschließlich hierfür benutzten Bohrhammers beseitigt und den Bohrhammer in ihrer Bohrleistung erreicht oder übertrifft. Die Erfindung geht dabei von der an sich bekannten Erkenntnis aus, daß insbesondere beim drehenden Bohren Drehzahl und Bohrdruck zwei Größen darstellen, welche in ihrer Bemessung je nach der Natur und der Härte des zu bohrenden Gesteins von entscheidender Bedeutung sind. Die Erfindung geht fernerhin davon aus, daß der für das Bohren von hartem Gestein erforderliche Bohrdruck bei einem von Hand betätigten Vorschub, wie er bei zahlreichen bisher üblichen Drehbohrmaschinen angewandt wurde, niemals erreichbar ist. Ein derartiger Bohrdruck konnte jedoch auch bei den bekannten Drehbohrmaschinen nicht erreicht werden, bei denen ein mechanischer Vorschub vom Bohrmotor abgeleitet wurde, und grundsätzlich waren derartige Maschinen für die Erzielung eines ausreichenden Bohrfortschritts, nach der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis, insofern niemals geeignet, als Bohrdruck und Drehzahl zwei voneinander grundsätzlich unabhängige Größen darstellen, welche zur Erzielung einer guten Bohrleistung auch jede für sich selbständig geregelt werden müssen.
• Auf dieser Erkenntnis aufbauend, geht die Erfindung von der bekannten Bauart von Gesteinsdrehbohrmaschinen aus, bei denen derBohrmotor mittels eines mechanischen Antriebes auf einer Führung in Richtung der Bohrachse verschiebbar ist und besteht im wesentlichen darin, für den Vorschub des Bohrmotors einen für sich selbständigen und für sich selbständig regelbaren Vorschubmotor anzuwenden. Nach dem Vorschlag der Erfindung kann der Vorschubmotor zweckmäßig gleichfalls auf der Führung des Bohrmotors verschiebbar angeordnet sein und beispielsweise mit dem Bohrmotor eine geschlossene Einheit bilden, indem er z. B. mit dem Bohrmotor auf einem gemeinsamen Schlitten angeordnet wird, der auf der Führung verschiebbar ist. Der Vorschubmotor kann mit der Führung beispielsweise durch Zahneingriff zwangsläufig gekuppelt sein.
• In dieser und ähnlicher Weise kann durch die Erfindung eine Einrichtung füi drehendes Bohren zur Herstellung von Sprenglöchern geschaffen werden, welche in ihren Abmessungen und ihrer Handlichkeit dem Bohrhammer entspricht und in gleicher Weise wie die bisherigen Bohrhämmer benutzt werden kann. Die gemäß der Erfindung durch eine derartige Einrichtung geschaffene Möglichkeit einer beliebigen und voneinander unabhängigen Regelung von Drehzahl des Bohrmotors und dem durch den Vorschubmotor erzeugten Bohrdruck gibt jedoch die Möglichkeit, mit einer derartigen Bohreinrichtung unter Vermeidung aller Nachteile des Bohrhammers Bohrleistungen zu erreichen, welche den bisher mit Bohrhämmern erzielten Bohrfortschritten weitaus überlegen sind. Beispielsweise sei erwähnt, daß mit einer nach der Erfindung ausgebildeten Bohreinrichtung in einem Sandstein von 8o bis 9o Shore ein durchschnittlicher Bohrfortschritt von 99 Zentimeter pro Minute erreicht wurde, was einer zehnfachen Leistung gegenüber den bisher in derartigen Gesteinen mit Bohrhämmern erreichten Bohrfortschritten entspricht. Über diesen außerordentlichen Erfolg hinaus bieten die gemäß der Erfindung hergestellten Sprenglöcher noch den Vorteil, daß sie eine besonders gute Kaliberhaltigkeit und stets kreisrunden Querschnitt aufweisen, so daß die bisher bei Bohrhämmern üblichen Querschnitte von Sprenglöchern in ihrem Durchmesser geringer bemessen werden können, wodurch noch schießtechnische Vorteile und eineVerringerung des Sprengstoffverbrauches zu erreichen sind. Gleichzeitig ist der Anfall an Feinstaub geringer als beim schlagenden Bohren, zumal beim drehenden Bohren die Wasserspülung ohne besondere konstruktive Schwierigkeiten zur Anwendung gebracht werden kann.
• Die Einrichtung nach der Erfindung kann im einzelnen noch konstruktiv beliebig ausgestaltet werden. Allgemein wird es sich als zweckmäßig erweisen, den Vorschubmotor über ein Untersetzungsgetriebe auf die Vorschubmittel, welche beispielsweise aus Ritzel und Zahnstange bestehen können, einwirken zu lassen. Die Anwendung eines Untersetzungsgetriebes hat dabei den Vorteil, daß sich der je nach der Gesteinsart gewünschte Bohrdruck besonders elastisch regeln läßt und etwa beim Bohren auftretende Stöße und Schläge nicht in einer Schädigung des Vorschubmotors oder seines Getriebes auswirken können.
• Um die beim Bohren auftretenden Nebenarbeiten, wie beispielsweise den Wechsel des Bohrgestänges, mit einem möglichst geringen Zeitaufwand ausführen zu können, empfiehlt es sich fernerhin, den Vorschubmotor für Vorwärts- und Rückwärtslauf auszubilden, was entweder durch ein Reversiergetriebe oder dadurch erreicht werden kann, daß als Vorschubmotor ein umsteuerbarer Motor Verwendung findet.

  Aus dem gleichen Gesiclitshtnikte ist es nach dem

  Vorschlag der 1?rfitidutig vorteilhaft, auch denBolir-

  motor durch Umsteuern oder ein Reversiergetriebe

  für Vorwärts- und Rückwärtslauf auszubilden, um

  das :1n- und >>bschrauben des mit dem Wellen-

  stumpf des Bohrmotors durch Gewindeeingriff ge-

  kuppelten Bohrgestänges zu erleichtern und schnell

  durchzuführen.

  Bei Preßluftantrieb hat es sich beispielsweise als

  zweckmäßig herausgestellt, daß als Bohrmotor und

  Vorschubmotor Zahnradmotoren umsteuerbarer

  Bauart, beispielsweise Gradzahnmotoren, verwendet

  werden.

  Im Rahmen der Erfindung sind noch die ver-

  schiedensten vorteilhaften konstruktiven Ausfüh-

  rungsformen gegeben. von denen einige an Hand der

  Zeichnung näher erläutert sind; es zeigt

  Fig. i eine l'#esteinsdrelilxilirtnaschine nach der

  Erfindung in Seitenansicht.

  Fig. 2 in Draufsicht,

  Fig. 3 das Umschaltorgan in Seitenansicht,

  Fig. 4 in Draufsicht und teilweisem Schnitt,

  Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch Vorschub-

  motor, Bohrmotor und Getriebe und

  Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie I.II-III der

  Fig. 5.

  Atif der beispielsweise aus einen, T-Profil be-

  stehenden Führungsschiene i sind der Bohrmotor 2

  und der Vorschubinotor 3 auf einem gemeinsamen

  Schlitten 4 verschiebbar angeordnet. Der Vorschub-

  motor 3 arbeitet über ein U ntersetzungsgetriebe

  und ein Kitzel 6 auf eine beispielsweise fest auf der

  Führung i angeordnete Zahnstange 7. Leber einen

  Spülkopf 8, in (lein (las Bohrgestänge 9 durch Ge-

  windeeingriff finit dem austretenden Wellenstumpf

  des Bohrmotors 2 gekuppelt ist, wird der Bohr-

  krone io durch das hohle Bohrgestänge 9 eine Spü-

  lung, z. B. Spülwasser, zugeführt, welche die Bohr-

  schneiden der Bohrkrone 9 kühlt und das Bohrklein

  aus dem Bohrloch hinatistransportiert. Es kann

  dem Spülkopf zu diesem Zweck z. B. in Erzbetrie-

  ben auch Preßluft ztigefülirt werden.DerSchlitten4

  ist mit den Flanschen i i der Führung i durch die

  Führungsrollen 1 2 verbunden und daher durch die

  Drehung des Kitzel: @ mit Bohrmotor 2, Vorschub-

  inotor 3 und Getriebe 5 auf der Führung i ver-

  schiebbar.

  Der Vorschubinotor 3 kann beispielsweise als um-

  steuerbarer Gradzahnmotor ausgebildet sein und

  wird je nach der gewünschten Drehrichtung über

  die Leitungen 13 und 14 mit Preßluft beaufschlagt,

  deren Zufuhr auf einem Bedienungstisch durch die

  Betätigung des Regelorgans 1 .# gesteuert wird.

  Wie aus der Darstellung der Fig. 3 und 4 er-

  sichtlich, ist das Regelorgan 15 als Vierwegehalin

  ausgebildet, durch dessen Betätigung die durch den

  Stutzen 25 eintretende Preßluft entweder der Lei-

  tung 13 oder der Leitung 14 zugeführt oder eine

  Zufuhr von Preßluft zti diesen Leitungen unter-

  brochen werden kann.

  Der Bohrmotor 2 kann ebenfalls z. B. als um-

  steuerbarer Gradzahnmotor ausgebildet sein, der

  die Preßluftzufuhr Tiber die Leitung 16 erhält, deren

  Beaufschlagungsrichtung durch das Umlegen des

  finit einem Hahn verbundenen Bedienungshebels 17

  gesteuert werden kann. Innerhalb dieses Hahnes ist

  gleichzeitig der Auspuff 18 für den Bohrmotor an-

  geordnet.

  Durch eine derart ausgebildete Einrichtung für

  drehendes Bohren kann die Drehzahl des Bohr-

  inotors beliebig durch die Drosselung der Preßluft-

  zufuhr verändert werden, und es ist vor allen Din-

  gen möglich, durch die Betätigung des Regelorgans

  1 5 den über das Untersetzungsgetriebe 5 und das

  Ritzel6 ausgeübten Bohrdruck in weiten Grenzen

  elastisch zu regeln und ihn insbesondere bei hartem

  Gestein zti der hierfür erforderlichen Höhe zu stei-

  gern, und zwar unabhängig von der durch die Dreh-

  hung des Bohrmotors 2 bewirkten Drehung des

  Bohrgestänges 9.

  Wie aus der zeichnerischen Darstellung der Fig. 5

  und 6 ersichtlich, besteht das Untersetzungsge-

  triebe 5 im wesentlichen aus einer Schnecke 29, die

  mit einem Kitzel 3o mit senkrechter Achse 31

  kämmt. Die Achse 3i ist dabei, wie insbesondere

  aus Fig. 2 ersichtlich, vorteilhaft, in der Ebene der

  Achse des Bohrgestänges 9 angeordnet.

  Durch die Beaufschlagung der Leitung 14 trans-

  portiert dabei der Vorschubniotor 3 den Schlitten 4

  mit dem Bohrmotor 2 auf der Zahnstange 7 nach

  links und drückt die sich drehende Bohrkrone io

  mit dem notwendigen Bohrdruck stetig auf die Sohle

  des Bohrloches. Ist die Länge der Bohrstange ab-

  gebohrt, so wird die "Zufuhr der Preßluft zu der

  Leitung i4 unterbrochen und die Leitung 13 mit

  Preßluft versorgt. Der Vorschubmotor 3 läuft so-

  dann rückwärts, transportiert den Schlitten 4 nach

  rechts, bis die Bohrstange 9 aus dem Bohrloch her-

  ausgezogen und durch eine neue Bohrstange ersetzt

  werden kann. Das Abschrauben der Bohrstange 9

  erfolgt hierbei in bequemer Weise dadurch, daß

  ein Gestängeschlüssel auf die Muffe i9 der Bohr-

  stange 9 aufgesetzt wird und die Drehrichtung des

  Bohrmotors 2 durch Umlegen des Handhebels 17

  umgekehrt wird, so daß (las Abschrauben der Bohr-

  stange 9 mit Hilfe des Bohrmotors 2 erfolgt. In

  gleicher Weise kann das Anschrauben einer neuen

  Bohrstange bei vorwärts laufendem Motor erfolgen.

  Die Führung i mit der gesamten Bohreinrichtung

  kann, wie angedeutet, über einen Führungsschuh 20

  auf einem Bohrbock 21 oder einer ähnlichen Ein-

  richtung bekannter Art angeordnet sein, und es ist

  eindeutig ersichtlich, daß die gesamte Einrichtung

  nach der Erfindung in genau der gleichen Weise

  gehandhabt werden kann wie ein Bohrhammer.

  Führungsschlitten 4 mit Bohrmotor 2 und Vor-

  schubmotor 3 können leicht von der Führung i ge-

  trennt werden, um die Einrichtung für den Ansatz

  eines neuen Bohrloches umzubauen, indem der

  Schlitten 4 tnit den Rollen 12 von den Flanschen i i

  der Führung t nach hinten abgezogen wird. Diese

  :\rheit kann dabei mit Hilfe des Vorschubmotors 3

  ausgeführt werden, und es ist auch möglich, beim

  Wiedereinführen des Führungsschlittens 4 auf die

  Flanschen i i der Führung i den Vorschubmotor 3

  laufen zu lassen. Um dabei ein Einkämmen des

  Ritzels 6 in die Verzahnung der Zahnstange 7 zu gewährleisten, weist das hintere Ende der Führung i an einem der Flanschen i i einen schrägen Ausschnitt 22 auf, so daß die gesamte Einrichtung zunächst etwas schräg auf die Führung i eingefahren «erden kann.
• Wie aus der zeichnerischen Darstellung insbesondere der Fig. i ersichtlich, kann die Zahnstange 7 auch auf der Führung i verschiebbar gelagert sein und unter der Wirkung eines hydraulischen Zylinders stehen, an welchen ein Manometer 24 angeschlossen ist, an dem der jeweils ausgeübte Bohrdruck abgelesen und kontrolliert werden kann. Beispielsweise wird eine für diesen Zweck be-,vegliche Anordnung der Zahnstange 7 auf der Führung i dadurch erreicht, daß diese auf der Führung i in besonderen Haltern gelagert ist, die mit Langlöchern 26 versehen sind, in welche die Befestigungsschrauben 27 der Zahnstange 7 eingreifen.
• Die Erfindung kann in ihren Einzelheiten auf die verschiedenste konstruktive Weise verwirklicht werden, jedoch soll im nachstehenden zum besseren X'erst.ändnis der Erfindung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung hinsichtlich der gewählten Abmessungen und Größen gegeben werden, ohne daß etwa die Erfindung an die Abmessungen dieses Beispiels gebunden ist: Bohrmotor 2, 21/2 PS, 3000 bis 4000 Umläufe pro Minute, untersetzt durch sein Untersetzungsgetriebe 28, auf 12o bis 300 Umläufe pro Minute an der Bohrstange; Vorschubmotor 3, "/2 PS, 3ooo bis 4000 Umläufe pro Minute, durch sein Untersetzungsgetriebe 5 regelbar untersetzt im Verhältnis von i zu 200 bis i zu 300.
• Die Erfindung ist jedoch mit den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen keineswegs erschöpft und beschränkt sich insbesondere nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform. Die der Erfindung zugrunde liegenden Vorschläge können konstruktiv in beliebig anderer Weise verwirklicht werden, insbesondere ist es denkbar, Bohrmotor 2 und Vorschubmotor 3 als Elektromotoren auszubilden.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gesteinsdrehbohrmaschine, bei der der Motor mittels eines mechanischen Antriebes auf einer Führung in Richtung der Bohrachse verschiebbar ist, gekennzeichnet durch einen besonderen Vorschubmotor für den Vorschub des Bohrmotors.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubmotor auf der Führung des Bohrmotors verschiebbar angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubmotor mit der Führung beispielsweise durch Zahneingriff zwangsläufig gekuppelt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubmotor mit der Führung über ein Untersetzungsgetriebe zwangsläufig gekuppelt ist.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubmotor mit einem Reversiergetriebe ausgestattet ist.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubmotor als umsteuerbarer Motor ausgebildet ist.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrmotor mit einem Reversiergetriebe ausgebildet ist. B.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrmotor als umsteuerbarer Motor ausgebildet ist. g.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 8, mit Preßluftantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrmotor und der Vorschubmotor als Zahnradmotoren ausgebildet sind. to.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Bohrmotor und Vorschubmotor auf einem gemeinsamen Schlitten auf der Führung verschiebbar sind. i i.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung die Form eines T-förmigen oder doppel-T-förmigen Profils aufweist, an deren oberen Flansch der Führungsschlitten mit Hilfe von Führungsrollen verschiebbar ist.
12. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis i i, gekennzeichnet durch eine einseitige Aussparung (21) am Ende der Führungsbahn.